顯示屏、光學(xué)元件和顯示裝置制造方法
【專利摘要】顯示屏(1)具備微囊(11)和基材(2)。微囊(11)在囊膜(12)的內(nèi)部具有內(nèi)包液(16)。微囊(11)在基材(2)呈面狀排列。內(nèi)包液(16)具有對(duì)光進(jìn)行散射的光漫射顆粒(15)和使光漫射顆粒(15)分散的分散介質(zhì)(13)。在垂直于微囊(11)呈面狀排列的基材(2)的面方向進(jìn)行投影的微囊(11)的截面中，內(nèi)包區(qū)域的面積相對(duì)于微囊(11)的面積的比例為0.9025～0.990的范圍內(nèi)。
【專利說明】顯示屏、光學(xué)元件和顯示裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在顯示裝置等中使用的顯示屏的結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于投影儀等投影型顯示裝置來說，將從光源射出的光線投影于顯示屏而在顯示屏上顯示圖像。但是，由放映出影像的顯示屏的光漫射層散射的光線在視聽者等欣賞者的一側(cè)發(fā)生干涉。由于該干涉，欣賞者觀察到顯示屏整體晃眼。與該光線干涉相伴的亮度不均被稱為閃爍(scintillat1n)。該閃爍存在使圖像質(zhì)量變差的問題。
[0003]為了解決該問題，專利文獻(xiàn)I中公開了在支持片上配置微囊而得到的光學(xué)元件。微囊在內(nèi)部具有包含光漫射顆粒的分散液。通過光漫射顆粒在微囊中移動(dòng)，光干涉隨時(shí)間而變化，閃爍降低。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:國際公開公報(bào)W001/070777號(hào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]但是，在將多個(gè)微囊固定于顯示屏?xí)r，若微囊的膜厚較厚，則在微囊內(nèi)部的顆粒中，被光照射到的比例減少。從而存在在顯示區(qū)域內(nèi)發(fā)生亮度不均的問題。另一方面，若微囊的膜厚較薄，則在固定于顯示屏?xí)r，微囊容易被破壞。在微囊被破壞的情況下，也存在會(huì)發(fā)生亮度不均的問題。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，其目的在于減小固定有微囊的顯示屏中的顯示區(qū)域內(nèi)的亮度不均。
[0010]解決課題的手段
[0011]本發(fā)明的顯示屏具有在囊膜的內(nèi)部具有內(nèi)包液的微囊、以及面狀排列有上述微囊的基材，上述內(nèi)包液具有對(duì)光進(jìn)行散射的光漫射顆粒以及使上述光漫射顆粒分散的分散介質(zhì)，在與上述基材的面狀排列了上述微囊的面垂直的方向上投影的上述微囊的截面中，上述內(nèi)包區(qū)域的面積相對(duì)于上述微囊的面積的比例在0.9025?0.990的范圍內(nèi)。
[0012]發(fā)明效果
[0013]本發(fā)明可減小固定有微囊的顯示屏中的亮度不均。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為實(shí)施方式I的顯示屏的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2為示出實(shí)施方式I的透明基材上的微囊的狀態(tài)的示意圖。
[0016]圖3為示出實(shí)施方式I的微囊在透明基材上干燥后進(jìn)行均勻排列的狀態(tài)的示意圖。
[0017]圖4為示出實(shí)施方式I的微囊的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖5為示出實(shí)施方式I的顯示屏的比例b/a與方差值V的關(guān)系的圖。
[0019]圖6為示出實(shí)施方式I的顯示屏的比例b/a與囊膜的易損度D的關(guān)系的圖。
[0020]圖7為示出實(shí)施方式I的顯示屏的方差值V與圖像質(zhì)量惡化程度Q的關(guān)系的圖。
[0021]圖8為表示實(shí)施方式2的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖9為表示實(shí)施方式2的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施方式1.
[0024]圖1為實(shí)施方式I中的顯示屏I的結(jié)構(gòu)圖。顯示屏I呈在兩片透明基材2之間配置微囊11而成的結(jié)構(gòu)。微囊11在囊膜12中具有分散介質(zhì)13和光漫射顆粒15。分散介質(zhì)13與光漫射顆粒15合在一起稱為內(nèi)包液16。微囊11在囊膜12的內(nèi)部具有內(nèi)包液16。內(nèi)包液16具有對(duì)光進(jìn)行散射的光漫射顆粒15以及使光漫射顆粒15分散的分散介質(zhì)13。半徑a為微囊11的半徑。半徑b為半徑a減去囊膜12的厚度所得到的內(nèi)包區(qū)域的半徑。在本結(jié)構(gòu)中，通過使半徑a與半徑b的比例為0.95?0.995之間能夠減小顯示屏I中的顯示區(qū)域內(nèi)的亮度不均，在此對(duì)其進(jìn)行說明。若將該比例以面積進(jìn)行表示，則其為半徑a的平方與半徑b的平方之比，因而在與基材2的面狀排列了微囊11的面垂直的方向上進(jìn)行投影的微囊11的截面中，內(nèi)包區(qū)域的面積相對(duì)于微囊11的面積的比例在0.9025?0.990的范圍內(nèi)。需要說明的是，“內(nèi)包區(qū)域”是指囊膜12內(nèi)側(cè)的區(qū)域。即，“內(nèi)包區(qū)域”是指內(nèi)包液16所存在的區(qū)域。
[0025]另外，此處，為了便于說明，以將與顯示屏I的圖像顯示面大致垂直的平行光作為圖像光進(jìn)行投影、欣賞者將透過顯示屏I的光識(shí)別為影像的情況進(jìn)行說明。此外，“圖像光”是指具有圖像信息的光。
[0026]對(duì)顯示屏I的制作方法進(jìn)行說明。圖2為示出基材2上的微囊11的狀態(tài)的示意圖。圖2的(A)示出了將膠囊11涂布在透明基材2上的狀態(tài)。圖2的(B)示出了將微囊11與透明基材2干燥后的狀態(tài)。如圖2的㈧所示，含有微囊11的墨(ink)在透明基材2的面上均勻擴(kuò)展?！澳笔侵肝⒛?1與粘結(jié)劑材料的混合物。需要說明的是，由于圖會(huì)變得復(fù)雜，因而在圖2中省略粘結(jié)劑材料的圖示。在透明基材2中，微囊11呈面狀排列。
[0027]微囊按照制造方法區(qū)分大致有2種。第I種為水系微囊，第2種為油系微囊。水系微囊是在水系分散介質(zhì)中制作的。油系微囊是在油系分散介質(zhì)中制作的。
[0028]例如，在采用水系微囊11的情況下，囊膜12含有大量水分。此外，粘結(jié)劑材料也采用親水性材料。因此，墨含有大量水分。若由圖2的(A)的狀態(tài)使水分蒸發(fā)進(jìn)行干燥，則變成圖2的(B)的狀態(tài)。在圖2的(B)的狀態(tài)下，微囊11在重力下變形成橢圓體。該微囊11的變形是由于將微囊11置于透明基材2上時(shí)的重力所致的。并且，微囊11的囊膜12的水分蒸發(fā)。于是，囊膜12收縮。并且，微囊11被粘結(jié)劑固定于透明基材2。進(jìn)一步將另一片透明基材2從圖2中的上側(cè)進(jìn)行粘貼，從而制作顯示屏I。
[0029]對(duì)于在水系分散介質(zhì)中制作微囊11的示例進(jìn)行說明。在這種情況下，作為微囊11的制作方法，例如可以舉出凝聚法、復(fù)合凝聚法和界面反應(yīng)法等。在水系分散介質(zhì)中制作出的微囊11的囊膜12含有水分，在干燥工序中囊膜12的水分蒸發(fā)。因此，在干燥工序中，囊膜12收縮。并且，微囊11的膜材料例如為明膠或明膠與阿拉伯膠的聚合物等。因此，如圖2的(B)所示，在干燥工序中，微囊11容易發(fā)生變形。
[0030]油系微囊11的制造在油系分散介質(zhì)中進(jìn)行。例如使用異鏈烷烴之類的油系溶劑等。這種情況下，囊膜12的材料使用可通過聚合引發(fā)劑利用溫度或紫外線等進(jìn)行固化的樹脂等。油系微囊11在上述那樣的干燥工序中不發(fā)生囊膜12的收縮。嚴(yán)格地說，樹脂在固化時(shí)會(huì)發(fā)生收縮，但與水分蒸發(fā)所致的收縮量相比，為可忽略不計(jì)的程度。
[0031]透明基材2的材料例如可采用透光性良好的樹脂或玻璃。由此，顯示屏I可得到良好的透光性與透明性。作為樹脂的材料，可以舉出聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或丙烯酸等。
[0032]接下來，對(duì)于由于固定在透明基材2的面上的微囊11的囊膜12的厚度變化而使照射至光漫射顆粒15的光的比例發(fā)生變化，因而在顯示屏上發(fā)生亮度不均的情況進(jìn)行說明。圖3為示出微囊11在透明基材2的面上干燥后均勻排列的狀態(tài)的示意圖。
[0033]圖3所示的微囊11的配置為在I個(gè)微囊11的周圍包圍6個(gè)微囊11的配置。6個(gè)微囊11形成正六邊形。通過如圖3所示配置微囊11，球狀的微囊11以在透明基材2的面上的間隙最小的方式來進(jìn)行配置。
[0034]分散有微囊11的墨具有流動(dòng)性。因此，微囊11自然地如圖3所示進(jìn)行配置。對(duì)于水系微囊11，囊膜12的水分經(jīng)干燥工序而蒸發(fā)。但是，微囊11的配置在該干燥工序中并未變化。因此，微囊11按圖3所示的配置被固定。另外，如上所述，微囊11在承受重力所致的變形和囊膜12的收縮所致的變形的同時(shí)被干燥。因此，微囊11變形為如圖3的虛線110所示的近似于六邊形的形狀。
[0035]若是均勻分散在分散介質(zhì)13中的光漫射顆粒15在透明基材2的面上以均勻的方式存在的狀態(tài)，則顯示屏I上的亮度不均減小到可忽略不計(jì)的程度。反之，若是在透明基材2的面上不存在光漫射顆粒15而沒有對(duì)光進(jìn)行漫射的結(jié)構(gòu)，則圖像光不被顯示屏I漫射而透過。在這種情況下，欣賞者無法將圖像光識(shí)別為顯示屏圖像，欣賞者觀察到極端明亮的光。該狀態(tài)為欣賞者對(duì)投影到顯示屏I的投影光進(jìn)行直接觀察的狀態(tài)。例如，其與欣賞者按照遮擋從前投式投影儀投影到顯示屏的光的方式注視前投式投影儀的狀態(tài)相同。即，在顯示屏I上具有光未被漫射的區(qū)域的情況下，欣賞者將光未被漫射的區(qū)域識(shí)別為極端明亮的區(qū)域。并且，欣賞者無法將透過了光未被漫射的區(qū)域的圖像光識(shí)別為影像。
[0036]在顯示屏I的面上，在微囊11之間形成的間隙為不存在光漫射顆粒15的區(qū)域。此夕卜，囊膜12的部分為不存在光漫射顆粒15的區(qū)域。照射到這些區(qū)域的圖像光透過顯示屏I而不會(huì)照到光漫射顆粒15?！斑@些區(qū)域”指的是在微囊11之間形成的間隙和囊膜12的區(qū)域。因此，這些圖像光以幾乎不會(huì)被漫射的狀態(tài)到達(dá)欣賞者。因此，欣賞者將在微囊11之間形成的間隙和/或囊膜12的部分識(shí)別為極端明亮的區(qū)域。
[0037]另一方面，投射到微囊11的囊膜12內(nèi)部的圖像光被光漫射顆粒15漫射而到達(dá)欣賞者。于是，欣賞者將漫射的圖像光識(shí)別為影像。由此，當(dāng)在顯示屏I的顯示區(qū)域內(nèi)混合存在不對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域和由光漫射顆粒15對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域的情況下，欣賞者識(shí)別為顯示屏I上的亮度不均。
[0038]在此對(duì)于微囊11的比例b/a與畫面上的亮度不均之間的關(guān)系進(jìn)行說明。半徑a為關(guān)于微囊11的外徑的半徑。內(nèi)包區(qū)域的半徑b為微囊11的半徑a減去膜厚所得到的半徑。“內(nèi)包區(qū)域”是指囊膜12內(nèi)側(cè)的區(qū)域。微囊11的半徑a為與微囊11的外徑的一半相應(yīng)的半徑。
[0039]圖4為示出微囊11的結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖4所示，設(shè)微囊11的半徑為半徑a。設(shè)從半徑a減去囊膜12的厚度所得到的半徑為半徑b。此處，將半徑a減去囊膜12的厚度得到的內(nèi)包區(qū)域的半徑b與微囊11的半徑a的比例設(shè)為比例b/a。比例b/a為微囊11的內(nèi)徑相對(duì)于外徑的比例。微囊11的內(nèi)徑是指外徑減去囊膜12的厚度的2倍的值而得到的值。
[0040]進(jìn)一步地，如圖3所示，在微囊11排列在透明基材2的面上的狀態(tài)下，計(jì)算出每單位面積中的對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域的面積作為有效面積比。即，有效面積比是將一定范圍的面積作為分母、將在該范圍內(nèi)對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域的面積作為分子而求出的值。該有效面積比也可被理解為對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域與不對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域的面積比。此處，將微囊11的內(nèi)包區(qū)域作為對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域。有效面積比在圖3中虛線111所示出的六邊形的面積中進(jìn)行計(jì)算。有效面積比通過將微囊11的除去囊膜12得到的面積除以圖3中虛線111所示出的六邊形的面積來計(jì)算出。如上所述，微囊11按虛線110所示變形為六邊形。在有效面積比的導(dǎo)出中使用囊膜12的面積的值，但囊膜12的面積的值即使以圓形的形式進(jìn)行計(jì)算也沒有太大變化，因而此處以微囊11保持圓形的形式進(jìn)行計(jì)算。微囊11的除去囊膜12的面積的有效面積比由下述式I來表示。
[0041]有效面積比=3Χπ Xa 八 2Xb/a/(3X3 八 0.5Xa 八 2/2)..(I)
[0042]此處對(duì)于被光漫射顆粒15漫射的光到達(dá)欣賞者的情況、以及不被漫射而直接到達(dá)欣賞者的情況的亮度比例進(jìn)行說明。設(shè)投影到顯示屏I的平行光具有I [度](0.017 [弧度])的擴(kuò)展角。并且設(shè)經(jīng)光漫射顆粒15漫射的光在透過顯示屏I的方向上以相同的光強(qiáng)度在全部方向進(jìn)行擴(kuò)展。“以相同的光強(qiáng)度在全部方向進(jìn)行擴(kuò)展”是指以相同的光強(qiáng)度擴(kuò)展為半球狀。設(shè)未經(jīng)漫射而直接到達(dá)觀察者的光的亮度為I [坎德拉/平方米](下文中，將坎德拉/平方米表示為“nit”。)。在這種情況下，經(jīng)光漫射顆粒15漫射的光到達(dá)欣賞者的亮度L由下述式2表示。另外，圓周率以π表示。
[0043]亮度L= π X (0.017/2) " 2/(ji/2)八 2 = 3.le_5 [nit]...(2)
[0044]由式2得到的計(jì)算值為3.le-5 [nit]。該值與I [nit]相比足夠小。S卩，與不經(jīng)漫射到達(dá)的光的亮度相比，經(jīng)漫射到達(dá)的光的亮度足夠小。
[0045]進(jìn)一步地，為了推算出畫面亮度的不均，以亮度的方差值V為指標(biāo)進(jìn)行說明。根據(jù)通常的樣本方差計(jì)算方法，按下述式3對(duì)亮度的方差值V進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，“e”為指數(shù)標(biāo)記，例如，Ie-1 = 1X10'
[0046]方差值V =(有效面積比X 3.le-5+(1-有效面積比)X 1-3.le-5)?2X有效面積比+(有效面積比X3.le_5+(l_有效面積比)X 1_1)八2X (1-有效面積比)...(3)
[0047]使用通過式3求得的方差值V進(jìn)行圖像的感官評(píng)價(jià)。在感官評(píng)價(jià)的方法中，使用方差值V為0.10?0.16的范圍的顯示屏。利用使用激光光源的投影型顯示裝置將圖像光投影到各方差值V的顯示屏上。約40名欣賞者針對(duì)方差值V不同的顯示屏分10級(jí)對(duì)圖像質(zhì)量的惡化程度Q進(jìn)行評(píng)價(jià)。10級(jí)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)中，設(shè)O為“留意不到”。隨著評(píng)價(jià)值變大，亮度不均的留意程度增大，設(shè)最大的9為“非常嚴(yán)重”。
[0048]圖7為示出方差值V與圖像質(zhì)量的惡化程度Q之間的關(guān)系的圖。橫軸為方差值V?？v軸為圖像質(zhì)量的惡化程度Q。曲線圖示出相對(duì)于顯示屏的方差值的、欣賞者的評(píng)價(jià)值的平均值。即，在方差值V為0.145的顯示屏的情況下，示出欣賞者的圖像質(zhì)量的惡化程度Q的平均值為4.9。由該結(jié)果可知，亮度不均V超過0.145時(shí)，亮度不均所致的欣賞者對(duì)圖像質(zhì)量惡化程度Q的識(shí)別度急劇增大。
[0049]圖5為示出比例b/a與亮度的方差值V之間的關(guān)系的圖。橫軸為比例b/a。半徑a為微囊11的半徑。半徑b為半徑a減去囊膜12的厚度的內(nèi)包區(qū)域的半徑?？v軸為方差值V。
[0050]在圖5中，橫軸的數(shù)值越增大，則在顯示屏I上的不對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域越減小。由圖5可知，若囊膜12相對(duì)變薄，則亮度的方差值V減小。亮度的方差值V為0.15以下時(shí)，由試驗(yàn)結(jié)果得到了不容易被欣賞者察覺的結(jié)果?；谠撛?，優(yōu)選方差值V為0.145以下。通過使比例b/a為0.95以上，亮度不容易被欣賞者察覺。優(yōu)選為0.97以上時(shí)，方差值V為0.125以下，可進(jìn)一步抑制亮度的不均。優(yōu)選為0.98以上時(shí)，方差值V為0.105以下，可進(jìn)一步抑制亮度的不均。此外，進(jìn)一步優(yōu)選為0.99以上時(shí)，方差值V為0.10，可進(jìn)一步抑制亮度的不均。在方差值V為0.125附近，與方差值V為0.125以下相比，方差值V為0.125以上時(shí)，圖像質(zhì)量的惡化程度Q的增加程度變大。此外，在方差值V為0.105附近，與方差值V為0.105以下相比，方差值V為0.105以上時(shí)，圖像質(zhì)量的惡化程度Q的增加程度變大。
[0051]上述對(duì)于使用水系微囊的情況進(jìn)行了說明。然而對(duì)油系微囊的情況也是同樣的。即，在使用為油系微囊且為柔軟的囊膜的情況下，與使用圖3說明的水系微囊同樣地，油系微囊也變形為近似于六邊形的形狀。
[0052]此處，有效面積比為對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域與不對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域的面積比。有效面積比由半徑a與半徑b計(jì)算出。由此，對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域與不對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域是以在某一區(qū)域內(nèi)均勻存在為前提條件。即，不考慮不對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域在某一區(qū)域的一部分集中的情況。
[0053]接下來，對(duì)囊12破壞的情況下在顯示屏I產(chǎn)生的亮度不均進(jìn)行說明。在囊12破壞時(shí)，內(nèi)包液16流出到微囊11的外部。并且，分散介質(zhì)13蒸發(fā)。于是，在破壞了的微囊11的部分留有光漫射顆粒15。并且，在破壞了的微囊11的部分留有被破壞的囊膜12。
[0054]光漫射顆粒15對(duì)光進(jìn)行漫射。光漫射顆粒15還對(duì)光進(jìn)行反射。囊膜12也對(duì)光進(jìn)行漫射。光漫射顆粒15還對(duì)光進(jìn)行反射。由光漫射顆粒15所致的光漫射的程度取決于光漫射顆粒15與在光漫射顆粒15的界面處存在的物體之間的折射率之差。
[0055]在光漫射顆粒15被分散介質(zhì)13覆蓋的狀態(tài)下，微囊11原本具有所期望的光漫射性能。但是，在分散介質(zhì)13蒸發(fā)的情況下，在光漫射顆粒15的周圍存在粘結(jié)劑材料或空氣。因此，光漫射顆粒15的界面處的折射率之差變大。于是，光漫射顆粒15對(duì)光進(jìn)行強(qiáng)漫射。
[0056]此外，囊膜12本來是球形的。但是，在囊膜12被破壞的狀態(tài)下，產(chǎn)生囊膜12的破壞面的凹凸形狀和破壞面的邊緣形狀等形狀。這些形狀為容易對(duì)光進(jìn)行漫射的結(jié)構(gòu)。因此，囊膜12對(duì)光進(jìn)行強(qiáng)漫射。微囊11在排列于基材2之前呈球形。
[0057]由于這些原因，在被破壞的微囊11的區(qū)域中，光的透過率降低。在該區(qū)域中，顯示屏I上的亮度減小。其結(jié)果是，在顯示屏I的顯示區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生亮度不均。
[0058]此處，對(duì)囊膜12的厚度與微囊膜12的易損度D之間的關(guān)系進(jìn)行說明。在微囊11中內(nèi)包的內(nèi)包液16為流體。并且，囊膜12為高分子。并且，囊膜12可以認(rèn)為是彈性體。因此，微囊11傾向于采取最穩(wěn)定的形狀。
[0059]將墨均勻涂布在透明基材2的面上時(shí)，由于墨為液體，因而將透明基材2水平放置，在其上涂布墨。因此，微囊11的重力方向?yàn)橥该骰?的方向。如上所述，內(nèi)包液16為流體。因此，將微囊11涂布于透明基材2時(shí)，微囊11會(huì)由于重力的作用而由球狀沿著透明基材2的平面形狀發(fā)生變形。對(duì)于假設(shè)沒有囊膜12的狀態(tài)進(jìn)行考慮。即，假設(shè)將內(nèi)包液16的液滴滴加至透明基材2。在這種情況下，液滴通常由于重力的作用而沿著透明基材2的平面形狀擴(kuò)展。
[0060]由此，在內(nèi)包液16要沿平面形狀進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)，囊膜12抑制內(nèi)包液16的變形。即，囊膜12使內(nèi)包液16不擴(kuò)展。此處，囊膜12被認(rèn)為是球狀、內(nèi)部為空腔的殼狀的彈性體。彈性模量是由外力產(chǎn)生的應(yīng)力除以由變形產(chǎn)生的變形量而得到的值。
[0061]囊膜12的彈性模量大的情況下，即使內(nèi)包液16要擴(kuò)展為平面形狀，囊膜12也不會(huì)變形。因此，微囊11不會(huì)由球狀發(fā)生變化。另一方面，在囊膜12的彈性模量小的情況下，若內(nèi)包液16要擴(kuò)展為平面形狀，則囊膜12會(huì)較大變形。因此，微囊11變化為近似于平面的形狀。此處，彈性模量是指表示變形的困難程度的物理參數(shù)。
[0062]微囊11在分散于墨中的狀態(tài)下呈球形的形狀。分散于墨中的狀態(tài)是指涂布于透明基材2之前的狀態(tài)。但是，微囊11在涂布后受重力的作用而變形。于是，微囊11成為近似于橢圓體的形狀。內(nèi)包液16起初填充到微囊11中而呈球形。即，對(duì)于微囊11來說，在微囊11中，被與微囊11的容積相當(dāng)?shù)膬?nèi)包液16充滿，呈現(xiàn)出囊膜12無撓度(& ^ )的狀態(tài)。在這種情況下，若微囊11呈近似于橢圓體的形狀，則微囊11的表面積變大。其原因在于，在相同體積的情況下，球形是表面積最小的形狀。
[0063]而在實(shí)際上，不僅是內(nèi)包液16，球形的囊膜12也會(huì)由于重力而發(fā)生變形。但是，為使現(xiàn)象簡單，僅考慮內(nèi)包液16由重力所致的變形來進(jìn)行說明。即，由于重力為恒定的，因而微囊11要擴(kuò)展為平面形狀的力是固定的，并不取決于囊膜12的厚度。
[0064]該現(xiàn)象可被替換為胡克定律來考慮。胡克定律如下述式4所示。
[0065]彈性體的變形量=施加至彈性體的力/彈性體的彈性常數(shù)..*(4)
[0066]此處，彈性體的變形量被認(rèn)為是表示微囊11有多少變形的量。并且，施加至彈性體的力被認(rèn)為是內(nèi)包液16要擴(kuò)展為平面形狀的力。彈性體的彈性常數(shù)可認(rèn)為是囊膜12的彈性。
[0067]接下來，對(duì)囊膜12的厚度與囊膜12的彈性系數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行說明。首先對(duì)于將拉伸力或壓縮力施加至某一物體的情況進(jìn)行考慮。將力施加至物體時(shí)，物體所產(chǎn)生的應(yīng)力與物體的截面積成反比。并且，物體所產(chǎn)生的變形量也與物體的截面積成反比。即，相對(duì)于拉伸力的物體的彈性常數(shù)與物體的截面積成比例。彈性常數(shù)也被稱為彈性系數(shù)。此處對(duì)囊膜12加以考慮。囊膜12為球狀的殼之類的形狀，其截面積與囊膜12的厚度成比例。SP，囊膜12的厚度與囊膜12的彈性系數(shù)成比例。
[0068]將含有微囊11的墨涂布至透明基材2時(shí)，微囊11的內(nèi)包液16由于重力的作用而要變形為平面形狀。微囊11的變形量與囊膜12的彈性系數(shù)成反比。即，微囊11的變形量與囊膜12的厚度成反比。微囊11的變形量可被看作是囊膜12的拉伸量。S卩，囊膜12的拉伸量與囊膜12的厚度成反比。
[0069]進(jìn)一步地，囊膜12的伸長量與囊膜12變形時(shí)的拉伸應(yīng)力成比例。當(dāng)囊膜12的應(yīng)力達(dá)到一定值以上時(shí)，囊膜12發(fā)生破壞。從而，微囊11被涂布于透明基材2時(shí)的、由重力所致的微囊膜12的易損度D與囊膜12的厚度成反比。
[0070]圖6為表示囊膜12的厚度與囊膜12中產(chǎn)生的應(yīng)力之間的關(guān)系的圖。橫軸與圖5同樣地為比例b/a。半徑a為微囊11的半徑。半徑b為半徑a減去囊膜12的厚度所得到的內(nèi)包區(qū)域的半徑?？v軸表示囊膜12的易損度D。此處，縱軸的囊膜12的易損度D與囊膜12的厚度(半徑a-半徑b)成反比，因而以a-b的倒數(shù)的比來表示，在比例b/a為0.999的情況下，設(shè)其為I。囊膜12的厚度越厚，比例b/a的值越小。根據(jù)圖6，在比例b/a小于
0.995時(shí)，囊膜12的易損度D急劇減小。S卩，比例b/a小于0.995時(shí)，囊膜12容易被破壞。
[0071]為了抑制該現(xiàn)象，可通過使比例b/a為0.995以下來抑制微囊11的破壞的發(fā)生。優(yōu)選可通過使其為0.9925來抑制微囊11的破壞的發(fā)生。進(jìn)一步優(yōu)選可通過使其為0.991以下來抑制微囊11的破壞的發(fā)生。
[0072]在顯示屏I中，微囊11的半徑a減去囊膜12的厚度得到的半徑b的值相對(duì)于微囊11的半徑a的比例(b/a)為0.95?0.995的范圍內(nèi)。若將其以面積表示，則為半徑a的平方與半徑b的平方的比例，因而在與基材2的面狀排列了微囊11的面垂直的方向進(jìn)行投影的微囊11的截面中，內(nèi)包區(qū)域的面積相對(duì)于微囊11的面積的比例在0.9025?0.990的范圍內(nèi)。
[0073]若囊膜12被破壞，則光漫射顆粒15流出到微囊11的外部。并且，在囊膜12被破壞時(shí)，內(nèi)包液16也流出到微囊11的外部。囊膜12被破壞時(shí)，圖像光由光漫射顆粒15漫射。并且，囊膜12被破壞時(shí)，圖像光也由囊膜12漫射。即，會(huì)產(chǎn)生不透過顯示屏I而反射的圖像光。因此，在顯示屏I上發(fā)生亮度不均。不僅如此，光漫射顆粒15也不再呈分散在分散介質(zhì)13中的狀態(tài)。因此，光漫射顆粒15無法隨意運(yùn)動(dòng)，得不到降低閃爍的效果。
[0074]進(jìn)一步地，在干燥時(shí)同樣，若囊膜12的厚度較薄，也會(huì)有微囊11破壞的可能性。干燥時(shí)水分從囊膜12中蒸發(fā)。于是，囊膜12收縮。此時(shí)，如上所述，相鄰的微囊11在填埋間隙的同時(shí)變形成近似于六邊形的形狀。
[0075]對(duì)于微囊11，在微囊11中填充內(nèi)包液16而呈球形。S卩，對(duì)于微囊11來說，在微囊11中，被與微囊11的容積相當(dāng)?shù)膬?nèi)包液16充滿，呈現(xiàn)出囊膜12無撓度的狀態(tài)。此時(shí)，微囊11的內(nèi)包液16的體積無變化，在相同體積下，表面積最小的形狀為球形。即，由于微囊11的變形，囊膜12的表面積增大。因此,囊膜12中產(chǎn)生的應(yīng)力增大,囊膜12被破壞的可能性增高。
[0076]如上所述，基于下述兩個(gè)理由，囊膜12可能被破壞。第I個(gè)理由為，在重力的作用下，形狀由球形變化為六棱柱形狀，從而使表面積增加，在囊膜12中產(chǎn)生的應(yīng)力變大。第2個(gè)理由為，在干燥時(shí)由于囊膜12的收縮而使囊膜12中產(chǎn)生的應(yīng)力變大。
[0077]如上所述，通過將比例b/a控制在某一范圍內(nèi)，能夠抑制顯示屏I的亮度不均。半徑a為微囊11的半徑。半徑b為半徑a減去囊膜12的厚度而得到的內(nèi)包區(qū)域的半徑。
[0078]上文對(duì)于將垂直于顯示屏I的圖像顯示面的平行光作為圖像光進(jìn)行投影、欣賞者將經(jīng)顯示屏I漫射并透過該顯示屏I的光作為顯示屏圖像進(jìn)行識(shí)別的構(gòu)成進(jìn)行了敘述。但是，在具有角度的圖像光被投影到顯示屏I的情況下，也可得到同樣的效果。具有角度的圖像光是指圖像光在擴(kuò)展的同時(shí)進(jìn)行投影的情況等?；蛘呤侵赶鄬?duì)于顯示屏I具有角度地進(jìn)行入射的平行光。
[0079]例如，對(duì)于圖像光在擴(kuò)展的同時(shí)被投影至顯示屏I的情況進(jìn)行考慮。當(dāng)在顯示屏I的顯示區(qū)域內(nèi)存在光未被漫射的區(qū)域時(shí)，圖像光的一部分未被漫射而透過顯示屏I。這種情況下，對(duì)于欣賞者來說，根據(jù)顯示屏I和光學(xué)系統(tǒng)等的位置關(guān)系，欣賞者識(shí)別到亮度不均。光學(xué)系統(tǒng)是指對(duì)圖像光進(jìn)行投影的投影儀等。此外，當(dāng)存在微囊11發(fā)生了破壞的區(qū)域的情況下，也同樣地發(fā)生亮度不均。
[0080]另外，在微囊11的直徑為20μπι?150μπι時(shí)，制造容易。因而，微囊11優(yōu)選直徑為20μπι?150μπι。微囊11的直徑為50μπι?120μπι時(shí)，制造更為容易。從而，微囊11更優(yōu)選直徑為50 μ m?120 μ m。另外，“ μ m”為單位,表示微米。
[0081]此外，所制作的微囊11的直徑可在20μπι?300μπι的范圍內(nèi)選擇。通過使用所選擇的微囊11，能夠使在透明基材2的面上相鄰的微囊11之間的間隙減小。所選擇的微囊11之間的間隙為能夠降低欣賞者所能識(shí)別的亮度不均的程度。
[0082]另外，在微囊11的選擇中，優(yōu)選為20μπι?200μπι的范圍。即，微囊的直徑為20 μ m?300 μ m的范圍。微囊11的選擇更優(yōu)選為40 μ m?150 μ m的范圍。通過這樣在狹窄的范圍內(nèi)進(jìn)行微囊11的選擇，微囊11之間的間隙可進(jìn)一步減小。通過窄范圍的選擇，能夠降低欣賞者所能夠識(shí)別的亮度不均。
[0083]需要說明的是，在實(shí)施方式中，是設(shè)基材為透明基材2進(jìn)行說明的。這意味著基材可穿過光。即意味著基材可透過光。因此，關(guān)于透明度，可根據(jù)使用目的進(jìn)行選擇。此處的透明度表示透過光的比例。
[0084]實(shí)施方式2.
[0085]在實(shí)施方式I中，對(duì)使用了微囊11的影像投影用的顯示屏進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式2中，對(duì)使用了微囊11的顯示裝置300、310進(jìn)行說明。圖8為示出顯示裝置300的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0086]光源30發(fā)出投影光37a。由光源30發(fā)出的投影光37a透過照明光學(xué)系統(tǒng)31對(duì)圖像顯示元件32進(jìn)行照明。圖像顯示元件32例如為數(shù)字微鏡器件(Digital MicromirrorDevice，下文中稱為DMD。)。
[0087]DMD在集成電路上形成可動(dòng)式微鏡。各微鏡中，可以使鏡面傾斜。鏡為“開”時(shí)，來自光源的光投影到外部(例如顯示屏)；為“關(guān)”時(shí)，光反射至吸收體，不投影到外部?！扮R為開”是指顯示圖像時(shí)的鏡的狀態(tài)?！盀殛P(guān)時(shí)”是指不顯示圖像時(shí)的鏡的狀態(tài)。因而，通過分別驅(qū)動(dòng)各鏡，可以針對(duì)各顯示像素來控制光的投影。即，DMD生成圖像光?！皥D像光”是指具有圖像信息的光。需要說明的是，在圖8中，為了簡化結(jié)構(gòu)圖，按照投影光37a透過圖像顯示元件32而成為圖像光37b的方式進(jìn)行表示。投影光37a與圖像光37b被總稱為光37。
[0088]由圖像顯示元件32生成的圖像光37b透過投影光學(xué)系統(tǒng)34而投影到顯示屏25。在顯示裝置300中，在圖像顯示元件32的后級(jí)配置有微小光學(xué)元件33?！昂蠹?jí)”是指光學(xué)意義上的后面。此處是指在圖像顯示元件32生成圖像光37b之后。
[0089]微小光學(xué)元件33與實(shí)施方式I中說明的顯示屏I具有相同結(jié)構(gòu)。即，微囊11在囊膜12的內(nèi)部具有內(nèi)包液16。微囊11在基材11呈面狀排列。內(nèi)包液16具有對(duì)光進(jìn)行散射的光漫射顆粒15與對(duì)光漫射顆粒15進(jìn)行分散的分散介質(zhì)13。微囊11在排列于基材2之前呈球形。微囊11的半徑a減去囊膜12的厚度而得到的半徑b的值相對(duì)于微囊11的半徑a的比例(b/a)為0.95?0.995的范圍內(nèi)。若將該比例以面積表示，則為半徑a的平方與半徑b的平方的比例，因而在垂直于微囊11呈面狀排列的基材2的面方向進(jìn)行投影的微囊11的截面中，內(nèi)包區(qū)域的面積相對(duì)于微囊11的面積的比例為0.9025?0.990的范圍內(nèi)。有效面積比被設(shè)為在每單位面積中的對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域的面積之比例，方差值V如實(shí)施方式I中示出的式3所示。式3如下所述。
[0090]方差值V =(有效面積比X 3.le-5+(1-有效面積比)X 1-3.le-5)?2X有效面積比+(有效面積比X3.le_5+(l_有效面積比)X 1_1)八2X (1-有效面積比)
[0091]所制作的微囊11的直徑在20μπι?300μπι的范圍內(nèi)選擇。即，微囊的直徑為20 μ m?300 μ m的范圍。圖像光37b可通過透過微小光學(xué)元件33來減輕影像的閃爍。
[0092]“閃爍”是指下述現(xiàn)象:在投影的光穿過顯示屏、傳播到欣賞者的眼中時(shí)，經(jīng)由不同光路的光在欣賞者的視網(wǎng)膜上發(fā)生干涉，形成干涉條紋。在發(fā)生閃爍時(shí)，對(duì)于欣賞者來說，放映出的顯示屏圖像看上去晃眼。
[0093]通過在圖像顯示元件32的后級(jí)配置微小光學(xué)元件33而降低閃爍的理由在于圖像顯示元件32與顯示屏25處于光學(xué)共軛的關(guān)系?！肮鈱W(xué)共軛”是指從I個(gè)點(diǎn)發(fā)出的光在另I個(gè)點(diǎn)上成像的關(guān)系。在圖像顯示元件32的后級(jí)附近，由于微小光學(xué)元件33而發(fā)生圖像光37b的漫射。由于與顯示屏36處于光學(xué)共軛關(guān)系，因而由微小光學(xué)元件33射出的圖像光37b的發(fā)散角越大，入射到顯示屏36的光的會(huì)聚角越大。入射到顯示屏36的光的會(huì)聚角越大，射出到顯示屏36的光也越會(huì)發(fā)生漫射。由此，入射到顯示屏36的光的會(huì)聚角越大，漫射性越高，越可緩和晃眼現(xiàn)象。即，能夠降低穿過顯示屏36后的圖像光37b的干涉。
[0094]在這種情況下，通過使微囊11的直徑與囊膜12的關(guān)系與實(shí)施方式I中相同，也能夠減輕欣賞者所能夠識(shí)別到的亮度不均。即，由于方差值V優(yōu)選為0.15以下，因而優(yōu)選比例b/a為0.95以上。優(yōu)選為0.98以上。并且進(jìn)一步優(yōu)選為0.99以上。
[0095]此外，若比例b/a小于0.995，則囊膜12容易被破壞。為了抑制該現(xiàn)象，可通過使比例b/a為0.995以下來抑制微囊11的破壞的發(fā)生。優(yōu)選通過使其為0.9925來抑制發(fā)生微囊11的破壞。進(jìn)一步優(yōu)選通過使其為0.991以下來抑制發(fā)生微囊11的破壞。
[0096]在微囊11的直徑為20μπι?150μπι時(shí)，制造容易。從而，微囊11優(yōu)選直徑為20μπι?150μπι。微囊11的直徑為50μπι?120μπι時(shí)，制造更為容易。從而，微囊11更優(yōu)選的直徑為50 μ m?120 μ m。
[0097]需要說明的是，此處設(shè)為由圖像顯示元件32生成的圖像光37b透過微小光學(xué)元件33的結(jié)構(gòu)。然而也可以設(shè)為透過微小光學(xué)元件33的投影光27a照射到圖像顯示元件32的結(jié)構(gòu)。另外，在實(shí)施方式2中，圖像顯示元件32采用反射型。然而即使其為透射型的元件也可得到同樣的效果。透射型的圖像顯示元件32例如為LCOS(娃基液晶,Liquid CrystalOn Silicon)?！癓COS”是指投影儀或背投電視機(jī)中使用的顯微投影技術(shù)或微顯示技術(shù)。作為相似的反射型器件技術(shù)，有DLP(數(shù)字光處理,Digital Light Processing:注冊(cè)商標(biāo))投影儀。但是與DLP不同，LCOS使用液晶來代替獨(dú)立的鏡，在這方面是不同的。
[0098]在圖像顯示元件32的前后分別配置I個(gè)微小光學(xué)元件33時(shí)，可進(jìn)一步提高閃爍的降低效果?？芍?，通過使用2個(gè)微小光學(xué)元件33，光干涉的時(shí)間性變化增加、亮度不均被平均化，因而欣賞者所能夠識(shí)別到的亮度不均也能夠減輕。
[0099]并且，此外，在顯示裝置300中，通過使用實(shí)施方式I中說明的顯示屏25，能夠進(jìn)一步降低閃爍。其中，在減少部件件數(shù)來進(jìn)行成本降低的情況下，顯示屏25可使用一般類型的顯示屏，也可僅使用微小光學(xué)元件33。
[0100]以上對(duì)于在顯示屏25放映出影像的投影型顯示裝置300進(jìn)行了說明。但本發(fā)明并不限于此，即使在圖9那樣的不使用顯示屏25的顯示裝置310中進(jìn)行使用，也具有同樣的效果。圖9為示出顯示裝置310的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖9為欣賞者38以虛像的形式識(shí)別圖像顯示元件32的像的類型的顯示裝置。顯示裝置310例如可舉出平視顯示屏(head updisplay)。
[0101]顯示裝置310的光源30、照明光學(xué)系統(tǒng)31、圖像顯示元件32和微小光學(xué)元件33分別與顯示裝置300相同。投影光學(xué)系統(tǒng)35與投影光學(xué)系統(tǒng)34的區(qū)別在于，并未以實(shí)像的形式在顯示屏25放映出影像而是放映虛像的光學(xué)系統(tǒng)。
[0102]這種情況下，欣賞者38觀看的是圖像顯示元件32的虛像。即，在由圖像顯示元件32射出的圖像光37b的指向性高的情況下，光線彼此發(fā)生干涉，呈高亮度，發(fā)生閃爍。微小光學(xué)元件33通過對(duì)圖像光37b進(jìn)行漫射可降低圖像光37b的干涉。因此，可降低在圖像顯示元件32中發(fā)生的閃爍。
[0103]此外，在上述各實(shí)施方式中，示出了球形、橢圓體、六棱柱等形狀。“球形”表示微囊11中被與微囊11的容積相當(dāng)?shù)膬?nèi)包液16充滿、囊膜12呈無撓度狀態(tài)時(shí)的形狀?！皺E圓體”作為在微囊11發(fā)生變形的情況下最容易想象到的形狀例而示出?！傲庵北硎镜氖强紤]到微囊11直徑的偏差或微囊11配置的偏差的范圍的形狀。此外，“均勻”用于表示亮度不均在欣賞者未識(shí)別到圖像惡化的程度上的均勻這一含義。“平行光”表示包括考慮到光學(xué)部件的偏差等的范圍的平行光。因此，在權(quán)利要求書中記載有球形、橢圓體、六棱柱、均勻和平行光的情況下，也應(yīng)考慮上述范圍進(jìn)行解釋。
[0104]需要說明的是，盡管如上所述對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式。
[0105]標(biāo)號(hào)說明
[0106]I顯示屏、11微囊、12囊膜、13分散介質(zhì)、15光漫射顆粒、16內(nèi)包液、2透明基材、300，310顯示裝置、30光源、31照明光學(xué)系統(tǒng)、32圖像顯示元件、33微小光學(xué)元件、34，35投影光學(xué)系統(tǒng)、36顯示屏、37光、37a投影光、37b圖像光、38欣賞者、110，111虛線、a，b半徑、b/a比例、D囊膜易損度、V方差值、Q圖像質(zhì)量惡化程度。
【權(quán)利要求】
1.一種顯示屏，其中， 該顯示屏具備: 微囊，其在囊膜的內(nèi)部具有內(nèi)包液；以及 基材，上述微囊呈面狀排列于該基材上， 上述內(nèi)包液具有對(duì)光進(jìn)行散射的光漫射顆粒、以及使上述光漫射顆粒分散的分散介質(zhì)， 在與上述基材的面狀排列了上述微囊的面垂直的方向上投影的上述微囊的截面中，上述內(nèi)包區(qū)域的面積相對(duì)于上述微囊的面積的比例在0.9025?0.990的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示屏，其中， 在將有效面積比設(shè)為在每單位面積中的對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域的面積的比例、且將方差值V設(shè)為 方差值V =(有效面積比X 3.le-5+(l-有效面積比)X1-3.le_5) ^ 2X有效面積比+ (有效面積比X3.le_5+(l_有效面積比)X 1_1)八2X (1-有效面積比) 的情況下， 上述方差值V為0.15以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的顯示屏，其中， 所述微囊的直徑在20 m?300 m的范圍內(nèi)。
4.一種光學(xué)元件，其中， 該光學(xué)元件具備: 微囊，其在囊膜的內(nèi)部具有內(nèi)包液；以及 基材，上述微囊呈面狀排列于該基材上， 上述內(nèi)包液具有對(duì)光進(jìn)行散射的光漫射顆粒、以及使上述光漫射顆粒分散的分散介質(zhì)， 在與上述基材的面狀排列了上述微囊的面垂直的方向上投影的上述微囊的截面中，上述內(nèi)包區(qū)域的面積相對(duì)于上述微囊的面積的比例在0.9025?0.990的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)兀件,其中， 在將有效面積比設(shè)為在每單位面積中的對(duì)光進(jìn)行漫射的區(qū)域的面積的比例、且將方差值V設(shè)為 方差值V =(有效面積比X 3.le-5+(l-有效面積比)X1-3.le_5) ^ 2X有效面積比+ (有效面積比X3.le_5+(l_有效面積比)X 1_1)八2X (1-有效面積比) 的情況下， 上述方差值V為0.15以下。
6.如權(quán)利要求4或5所述的光學(xué)兀件，其中，所述微囊的直徑在20m?300 m的范圍內(nèi)。
7.—種顯示裝置，其具有權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的顯示屏或權(quán)利要求4?6中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件。
【文檔編號(hào)】G03B21/00GK104136992SQ201380011061
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月27日
【發(fā)明者】岡垣覺, 近藤潤, 小島邦子, 中野勇三, 宮田彰久 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社