显示屏、光学元件和显示装置制造方法
【专利摘要】显示屏(1)具备微囊(11)和基材(2)。微囊(11)在囊膜(12)的内部具有内包液(16)。微囊(11)在基材(2)呈面状排列。内包液(16)具有对光进行散射的光漫射颗粒(15)和使光漫射颗粒(15)分散的分散介质(13)。在垂直于微囊(11)呈面状排列的基材(2)的面方向进行投影的微囊(11)的截面中，内包区域的面积相对于微囊(11)的面积的比例为0.9025～0.990的范围内。
【专利说明】显示屏、光学元件和显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及在显示装置等中使用的显示屏的结构。
【背景技术】
[0002]对于投影仪等投影型显示装置来说，将从光源射出的光线投影于显示屏而在显示屏上显示图像。但是，由放映出影像的显示屏的光漫射层散射的光线在视听者等欣赏者的一侧发生干涉。由于该干涉，欣赏者观察到显示屏整体晃眼。与该光线干涉相伴的亮度不均被称为闪烁(scintillat1n)。该闪烁存在使图像质量变差的问题。
[0003]为了解决该问题，专利文献I中公开了在支持片上配置微囊而得到的光学元件。微囊在内部具有包含光漫射颗粒的分散液。通过光漫射颗粒在微囊中移动，光干涉随时间而变化，闪烁降低。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:国际公开公报W001/070777号
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]但是，在将多个微囊固定于显示屏时，若微囊的膜厚较厚，则在微囊内部的颗粒中，被光照射到的比例减少。从而存在在显示区域内发生亮度不均的问题。另一方面，若微囊的膜厚较薄，则在固定于显示屏时，微囊容易被破坏。在微囊被破坏的情况下，也存在会发生亮度不均的问题。
[0009]本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的在于减小固定有微囊的显示屏中的显示区域内的亮度不均。
[0010]解决课题的手段
[0011]本发明的显示屏具有在囊膜的内部具有内包液的微囊、以及面状排列有上述微囊的基材，上述内包液具有对光进行散射的光漫射颗粒以及使上述光漫射颗粒分散的分散介质，在与上述基材的面状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，上述内包区域的面积相对于上述微囊的面积的比例在0.9025?0.990的范围内。
[0012]发明效果
[0013]本发明可减小固定有微囊的显示屏中的亮度不均。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为实施方式I的显示屏的结构图。
[0015]图2为示出实施方式I的透明基材上的微囊的状态的示意图。
[0016]图3为示出实施方式I的微囊在透明基材上干燥后进行均匀排列的状态的示意图。
[0017]图4为示出实施方式I的微囊的结构的示意图。
[0018]图5为示出实施方式I的显示屏的比例b/a与方差值V的关系的图。
[0019]图6为示出实施方式I的显示屏的比例b/a与囊膜的易损度D的关系的图。
[0020]图7为示出实施方式I的显示屏的方差值V与图像质量恶化程度Q的关系的图。
[0021]图8为表示实施方式2的显示装置的结构的结构图。
[0022]图9为表示实施方式2的显示装置的结构的结构图。
【具体实施方式】
[0023]实施方式1.
[0024]图1为实施方式I中的显示屏I的结构图。显示屏I呈在两片透明基材2之间配置微囊11而成的结构。微囊11在囊膜12中具有分散介质13和光漫射颗粒15。分散介质13与光漫射颗粒15合在一起称为内包液16。微囊11在囊膜12的内部具有内包液16。内包液16具有对光进行散射的光漫射颗粒15以及使光漫射颗粒15分散的分散介质13。半径a为微囊11的半径。半径b为半径a减去囊膜12的厚度所得到的内包区域的半径。在本结构中，通过使半径a与半径b的比例为0.95?0.995之间能够减小显示屏I中的显示区域内的亮度不均，在此对其进行说明。若将该比例以面积进行表示，则其为半径a的平方与半径b的平方之比，因而在与基材2的面状排列了微囊11的面垂直的方向上进行投影的微囊11的截面中，内包区域的面积相对于微囊11的面积的比例在0.9025?0.990的范围内。需要说明的是，“内包区域”是指囊膜12内侧的区域。即，“内包区域”是指内包液16所存在的区域。
[0025]另外，此处，为了便于说明，以将与显示屏I的图像显示面大致垂直的平行光作为图像光进行投影、欣赏者将透过显示屏I的光识别为影像的情况进行说明。此外，“图像光”是指具有图像信息的光。
[0026]对显示屏I的制作方法进行说明。图2为示出基材2上的微囊11的状态的示意图。图2的(A)示出了将胶囊11涂布在透明基材2上的状态。图2的(B)示出了将微囊11与透明基材2干燥后的状态。如图2的㈧所示，含有微囊11的墨(ink)在透明基材2的面上均匀扩展。“墨”是指微囊11与粘结剂材料的混合物。需要说明的是，由于图会变得复杂，因而在图2中省略粘结剂材料的图示。在透明基材2中，微囊11呈面状排列。
[0027]微囊按照制造方法区分大致有2种。第I种为水系微囊，第2种为油系微囊。水系微囊是在水系分散介质中制作的。油系微囊是在油系分散介质中制作的。
[0028]例如，在采用水系微囊11的情况下，囊膜12含有大量水分。此外，粘结剂材料也采用亲水性材料。因此，墨含有大量水分。若由图2的(A)的状态使水分蒸发进行干燥，则变成图2的(B)的状态。在图2的(B)的状态下，微囊11在重力下变形成椭圆体。该微囊11的变形是由于将微囊11置于透明基材2上时的重力所致的。并且，微囊11的囊膜12的水分蒸发。于是，囊膜12收缩。并且，微囊11被粘结剂固定于透明基材2。进一步将另一片透明基材2从图2中的上侧进行粘贴，从而制作显示屏I。
[0029]对于在水系分散介质中制作微囊11的示例进行说明。在这种情况下，作为微囊11的制作方法，例如可以举出凝聚法、复合凝聚法和界面反应法等。在水系分散介质中制作出的微囊11的囊膜12含有水分，在干燥工序中囊膜12的水分蒸发。因此，在干燥工序中，囊膜12收缩。并且，微囊11的膜材料例如为明胶或明胶与阿拉伯胶的聚合物等。因此，如图2的(B)所示，在干燥工序中，微囊11容易发生变形。
[0030]油系微囊11的制造在油系分散介质中进行。例如使用异链烷烃之类的油系溶剂等。这种情况下，囊膜12的材料使用可通过聚合引发剂利用温度或紫外线等进行固化的树脂等。油系微囊11在上述那样的干燥工序中不发生囊膜12的收缩。严格地说，树脂在固化时会发生收缩，但与水分蒸发所致的收缩量相比，为可忽略不计的程度。
[0031]透明基材2的材料例如可采用透光性良好的树脂或玻璃。由此，显示屏I可得到良好的透光性与透明性。作为树脂的材料，可以举出聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或丙烯酸等。
[0032]接下来，对于由于固定在透明基材2的面上的微囊11的囊膜12的厚度变化而使照射至光漫射颗粒15的光的比例发生变化，因而在显示屏上发生亮度不均的情况进行说明。图3为示出微囊11在透明基材2的面上干燥后均匀排列的状态的示意图。
[0033]图3所示的微囊11的配置为在I个微囊11的周围包围6个微囊11的配置。6个微囊11形成正六边形。通过如图3所示配置微囊11，球状的微囊11以在透明基材2的面上的间隙最小的方式来进行配置。
[0034]分散有微囊11的墨具有流动性。因此，微囊11自然地如图3所示进行配置。对于水系微囊11，囊膜12的水分经干燥工序而蒸发。但是，微囊11的配置在该干燥工序中并未变化。因此，微囊11按图3所示的配置被固定。另外，如上所述，微囊11在承受重力所致的变形和囊膜12的收缩所致的变形的同时被干燥。因此，微囊11变形为如图3的虚线110所示的近似于六边形的形状。
[0035]若是均匀分散在分散介质13中的光漫射颗粒15在透明基材2的面上以均匀的方式存在的状态，则显示屏I上的亮度不均减小到可忽略不计的程度。反之，若是在透明基材2的面上不存在光漫射颗粒15而没有对光进行漫射的结构，则图像光不被显示屏I漫射而透过。在这种情况下，欣赏者无法将图像光识别为显示屏图像，欣赏者观察到极端明亮的光。该状态为欣赏者对投影到显示屏I的投影光进行直接观察的状态。例如，其与欣赏者按照遮挡从前投式投影仪投影到显示屏的光的方式注视前投式投影仪的状态相同。即，在显示屏I上具有光未被漫射的区域的情况下，欣赏者将光未被漫射的区域识别为极端明亮的区域。并且，欣赏者无法将透过了光未被漫射的区域的图像光识别为影像。
[0036]在显示屏I的面上，在微囊11之间形成的间隙为不存在光漫射颗粒15的区域。此夕卜，囊膜12的部分为不存在光漫射颗粒15的区域。照射到这些区域的图像光透过显示屏I而不会照到光漫射颗粒15。“这些区域”指的是在微囊11之间形成的间隙和囊膜12的区域。因此，这些图像光以几乎不会被漫射的状态到达欣赏者。因此，欣赏者将在微囊11之间形成的间隙和/或囊膜12的部分识别为极端明亮的区域。
[0037]另一方面，投射到微囊11的囊膜12内部的图像光被光漫射颗粒15漫射而到达欣赏者。于是，欣赏者将漫射的图像光识别为影像。由此，当在显示屏I的显示区域内混合存在不对光进行漫射的区域和由光漫射颗粒15对光进行漫射的区域的情况下，欣赏者识别为显示屏I上的亮度不均。
[0038]在此对于微囊11的比例b/a与画面上的亮度不均之间的关系进行说明。半径a为关于微囊11的外径的半径。内包区域的半径b为微囊11的半径a减去膜厚所得到的半径。“内包区域”是指囊膜12内侧的区域。微囊11的半径a为与微囊11的外径的一半相应的半径。
[0039]图4为示出微囊11的结构的示意图。如图4所示，设微囊11的半径为半径a。设从半径a减去囊膜12的厚度所得到的半径为半径b。此处，将半径a减去囊膜12的厚度得到的内包区域的半径b与微囊11的半径a的比例设为比例b/a。比例b/a为微囊11的内径相对于外径的比例。微囊11的内径是指外径减去囊膜12的厚度的2倍的值而得到的值。
[0040]进一步地，如图3所示，在微囊11排列在透明基材2的面上的状态下，计算出每单位面积中的对光进行漫射的区域的面积作为有效面积比。即，有效面积比是将一定范围的面积作为分母、将在该范围内对光进行漫射的区域的面积作为分子而求出的值。该有效面积比也可被理解为对光进行漫射的区域与不对光进行漫射的区域的面积比。此处，将微囊11的内包区域作为对光进行漫射的区域。有效面积比在图3中虚线111所示出的六边形的面积中进行计算。有效面积比通过将微囊11的除去囊膜12得到的面积除以图3中虚线111所示出的六边形的面积来计算出。如上所述，微囊11按虚线110所示变形为六边形。在有效面积比的导出中使用囊膜12的面积的值，但囊膜12的面积的值即使以圆形的形式进行计算也没有太大变化，因而此处以微囊11保持圆形的形式进行计算。微囊11的除去囊膜12的面积的有效面积比由下述式I来表示。
[0041]有效面积比=3Χπ Xa 八 2Xb/a/(3X3 八 0.5Xa 八 2/2)..(I)
[0042]此处对于被光漫射颗粒15漫射的光到达欣赏者的情况、以及不被漫射而直接到达欣赏者的情况的亮度比例进行说明。设投影到显示屏I的平行光具有I [度](0.017 [弧度])的扩展角。并且设经光漫射颗粒15漫射的光在透过显示屏I的方向上以相同的光强度在全部方向进行扩展。“以相同的光强度在全部方向进行扩展”是指以相同的光强度扩展为半球状。设未经漫射而直接到达观察者的光的亮度为I [坎德拉/平方米](下文中，将坎德拉/平方米表示为“nit”。)。在这种情况下，经光漫射颗粒15漫射的光到达欣赏者的亮度L由下述式2表示。另外，圆周率以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得到的计算值为3.le-5 [nit]。该值与I [nit]相比足够小。S卩，与不经漫射到达的光的亮度相比，经漫射到达的光的亮度足够小。
[0045]进一步地，为了推算出画面亮度的不均，以亮度的方差值V为指标进行说明。根据通常的样本方差计算方法，按下述式3对亮度的方差值V进行评价。另外，“e”为指数标记，例如，Ie-1 = 1X10'
[0046]方差值V =(有效面积比X 3.le-5+(1-有效面积比)X 1-3.le-5)?2X有效面积比+(有效面积比X3.le_5+(l_有效面积比)X 1_1)八2X (1-有效面积比)...(3)
[0047]使用通过式3求得的方差值V进行图像的感官评价。在感官评价的方法中，使用方差值V为0.10?0.16的范围的显示屏。利用使用激光光源的投影型显示装置将图像光投影到各方差值V的显示屏上。约40名欣赏者针对方差值V不同的显示屏分10级对图像质量的恶化程度Q进行评价。10级评价基准中，设O为“留意不到”。随着评价值变大，亮度不均的留意程度增大，设最大的9为“非常严重”。
[0048]图7为示出方差值V与图像质量的恶化程度Q之间的关系的图。横轴为方差值V。纵轴为图像质量的恶化程度Q。曲线图示出相对于显示屏的方差值的、欣赏者的评价值的平均值。即，在方差值V为0.145的显示屏的情况下，示出欣赏者的图像质量的恶化程度Q的平均值为4.9。由该结果可知，亮度不均V超过0.145时，亮度不均所致的欣赏者对图像质量恶化程度Q的识别度急剧增大。
[0049]图5为示出比例b/a与亮度的方差值V之间的关系的图。横轴为比例b/a。半径a为微囊11的半径。半径b为半径a减去囊膜12的厚度的内包区域的半径。纵轴为方差值V。
[0050]在图5中，横轴的数值越增大，则在显示屏I上的不对光进行漫射的区域越减小。由图5可知，若囊膜12相对变薄，则亮度的方差值V减小。亮度的方差值V为0.15以下时，由试验结果得到了不容易被欣赏者察觉的结果。基于该原因，优选方差值V为0.145以下。通过使比例b/a为0.95以上，亮度不容易被欣赏者察觉。优选为0.97以上时，方差值V为0.125以下，可进一步抑制亮度的不均。优选为0.98以上时，方差值V为0.105以下，可进一步抑制亮度的不均。此外，进一步优选为0.99以上时，方差值V为0.10，可进一步抑制亮度的不均。在方差值V为0.125附近，与方差值V为0.125以下相比，方差值V为0.125以上时，图像质量的恶化程度Q的增加程度变大。此外，在方差值V为0.105附近，与方差值V为0.105以下相比，方差值V为0.105以上时，图像质量的恶化程度Q的增加程度变大。
[0051]上述对于使用水系微囊的情况进行了说明。然而对油系微囊的情况也是同样的。即，在使用为油系微囊且为柔软的囊膜的情况下，与使用图3说明的水系微囊同样地，油系微囊也变形为近似于六边形的形状。
[0052]此处，有效面积比为对光进行漫射的区域与不对光进行漫射的区域的面积比。有效面积比由半径a与半径b计算出。由此，对光进行漫射的区域与不对光进行漫射的区域是以在某一区域内均匀存在为前提条件。即，不考虑不对光进行漫射的区域在某一区域的一部分集中的情况。
[0053]接下来，对囊12破坏的情况下在显示屏I产生的亮度不均进行说明。在囊12破坏时，内包液16流出到微囊11的外部。并且，分散介质13蒸发。于是，在破坏了的微囊11的部分留有光漫射颗粒15。并且，在破坏了的微囊11的部分留有被破坏的囊膜12。
[0054]光漫射颗粒15对光进行漫射。光漫射颗粒15还对光进行反射。囊膜12也对光进行漫射。光漫射颗粒15还对光进行反射。由光漫射颗粒15所致的光漫射的程度取决于光漫射颗粒15与在光漫射颗粒15的界面处存在的物体之间的折射率之差。
[0055]在光漫射颗粒15被分散介质13覆盖的状态下，微囊11原本具有所期望的光漫射性能。但是，在分散介质13蒸发的情况下，在光漫射颗粒15的周围存在粘结剂材料或空气。因此，光漫射颗粒15的界面处的折射率之差变大。于是，光漫射颗粒15对光进行强漫射。
[0056]此外，囊膜12本来是球形的。但是，在囊膜12被破坏的状态下，产生囊膜12的破坏面的凹凸形状和破坏面的边缘形状等形状。这些形状为容易对光进行漫射的结构。因此，囊膜12对光进行强漫射。微囊11在排列于基材2之前呈球形。
[0057]由于这些原因，在被破坏的微囊11的区域中，光的透过率降低。在该区域中，显示屏I上的亮度减小。其结果是，在显示屏I的显示区域内产生亮度不均。
[0058]此处，对囊膜12的厚度与微囊膜12的易损度D之间的关系进行说明。在微囊11中内包的内包液16为流体。并且，囊膜12为高分子。并且，囊膜12可以认为是弹性体。因此，微囊11倾向于采取最稳定的形状。
[0059]将墨均匀涂布在透明基材2的面上时，由于墨为液体，因而将透明基材2水平放置，在其上涂布墨。因此，微囊11的重力方向为透明基材2的方向。如上所述，内包液16为流体。因此，将微囊11涂布于透明基材2时，微囊11会由于重力的作用而由球状沿着透明基材2的平面形状发生变形。对于假设没有囊膜12的状态进行考虑。即，假设将内包液16的液滴滴加至透明基材2。在这种情况下，液滴通常由于重力的作用而沿着透明基材2的平面形状扩展。
[0060]由此，在内包液16要沿平面形状进行扩展时，囊膜12抑制内包液16的变形。即，囊膜12使内包液16不扩展。此处，囊膜12被认为是球状、内部为空腔的壳状的弹性体。弹性模量是由外力产生的应力除以由变形产生的变形量而得到的值。
[0061]囊膜12的弹性模量大的情况下，即使内包液16要扩展为平面形状，囊膜12也不会变形。因此，微囊11不会由球状发生变化。另一方面，在囊膜12的弹性模量小的情况下，若内包液16要扩展为平面形状，则囊膜12会较大变形。因此，微囊11变化为近似于平面的形状。此处，弹性模量是指表示变形的困难程度的物理参数。
[0062]微囊11在分散于墨中的状态下呈球形的形状。分散于墨中的状态是指涂布于透明基材2之前的状态。但是，微囊11在涂布后受重力的作用而变形。于是，微囊11成为近似于椭圆体的形状。内包液16起初填充到微囊11中而呈球形。即，对于微囊11来说，在微囊11中，被与微囊11的容积相当的内包液16充满，呈现出囊膜12无挠度(& ^ )的状态。在这种情况下，若微囊11呈近似于椭圆体的形状，则微囊11的表面积变大。其原因在于，在相同体积的情况下，球形是表面积最小的形状。
[0063]而在实际上，不仅是内包液16，球形的囊膜12也会由于重力而发生变形。但是，为使现象简单，仅考虑内包液16由重力所致的变形来进行说明。即，由于重力为恒定的，因而微囊11要扩展为平面形状的力是固定的，并不取决于囊膜12的厚度。
[0064]该现象可被替换为胡克定律来考虑。胡克定律如下述式4所示。
[0065]弹性体的变形量=施加至弹性体的力/弹性体的弹性常数..*(4)
[0066]此处，弹性体的变形量被认为是表示微囊11有多少变形的量。并且，施加至弹性体的力被认为是内包液16要扩展为平面形状的力。弹性体的弹性常数可认为是囊膜12的弹性。
[0067]接下来，对囊膜12的厚度与囊膜12的弹性系数之间的关系进行说明。首先对于将拉伸力或压缩力施加至某一物体的情况进行考虑。将力施加至物体时，物体所产生的应力与物体的截面积成反比。并且，物体所产生的变形量也与物体的截面积成反比。即，相对于拉伸力的物体的弹性常数与物体的截面积成比例。弹性常数也被称为弹性系数。此处对囊膜12加以考虑。囊膜12为球状的壳之类的形状，其截面积与囊膜12的厚度成比例。SP，囊膜12的厚度与囊膜12的弹性系数成比例。
[0068]将含有微囊11的墨涂布至透明基材2时，微囊11的内包液16由于重力的作用而要变形为平面形状。微囊11的变形量与囊膜12的弹性系数成反比。即，微囊11的变形量与囊膜12的厚度成反比。微囊11的变形量可被看作是囊膜12的拉伸量。S卩，囊膜12的拉伸量与囊膜12的厚度成反比。
[0069]进一步地，囊膜12的伸长量与囊膜12变形时的拉伸应力成比例。当囊膜12的应力达到一定值以上时，囊膜12发生破坏。从而，微囊11被涂布于透明基材2时的、由重力所致的微囊膜12的易损度D与囊膜12的厚度成反比。
[0070]图6为表示囊膜12的厚度与囊膜12中产生的应力之间的关系的图。横轴与图5同样地为比例b/a。半径a为微囊11的半径。半径b为半径a减去囊膜12的厚度所得到的内包区域的半径。纵轴表示囊膜12的易损度D。此处，纵轴的囊膜12的易损度D与囊膜12的厚度(半径a-半径b)成反比，因而以a-b的倒数的比来表示，在比例b/a为0.999的情况下，设其为I。囊膜12的厚度越厚，比例b/a的值越小。根据图6，在比例b/a小于
0.995时，囊膜12的易损度D急剧减小。S卩，比例b/a小于0.995时，囊膜12容易被破坏。
[0071]为了抑制该现象，可通过使比例b/a为0.995以下来抑制微囊11的破坏的发生。优选可通过使其为0.9925来抑制微囊11的破坏的发生。进一步优选可通过使其为0.991以下来抑制微囊11的破坏的发生。
[0072]在显示屏I中，微囊11的半径a减去囊膜12的厚度得到的半径b的值相对于微囊11的半径a的比例(b/a)为0.95?0.995的范围内。若将其以面积表示，则为半径a的平方与半径b的平方的比例，因而在与基材2的面状排列了微囊11的面垂直的方向进行投影的微囊11的截面中，内包区域的面积相对于微囊11的面积的比例在0.9025?0.990的范围内。
[0073]若囊膜12被破坏，则光漫射颗粒15流出到微囊11的外部。并且，在囊膜12被破坏时，内包液16也流出到微囊11的外部。囊膜12被破坏时，图像光由光漫射颗粒15漫射。并且，囊膜12被破坏时，图像光也由囊膜12漫射。即，会产生不透过显示屏I而反射的图像光。因此，在显示屏I上发生亮度不均。不仅如此，光漫射颗粒15也不再呈分散在分散介质13中的状态。因此，光漫射颗粒15无法随意运动，得不到降低闪烁的效果。
[0074]进一步地，在干燥时同样，若囊膜12的厚度较薄，也会有微囊11破坏的可能性。干燥时水分从囊膜12中蒸发。于是，囊膜12收缩。此时，如上所述，相邻的微囊11在填埋间隙的同时变形成近似于六边形的形状。
[0075]对于微囊11，在微囊11中填充内包液16而呈球形。S卩，对于微囊11来说，在微囊11中，被与微囊11的容积相当的内包液16充满，呈现出囊膜12无挠度的状态。此时，微囊11的内包液16的体积无变化，在相同体积下，表面积最小的形状为球形。即，由于微囊11的变形，囊膜12的表面积增大。因此,囊膜12中产生的应力增大,囊膜12被破坏的可能性增高。
[0076]如上所述，基于下述两个理由，囊膜12可能被破坏。第I个理由为，在重力的作用下，形状由球形变化为六棱柱形状，从而使表面积增加，在囊膜12中产生的应力变大。第2个理由为，在干燥时由于囊膜12的收缩而使囊膜12中产生的应力变大。
[0077]如上所述，通过将比例b/a控制在某一范围内，能够抑制显示屏I的亮度不均。半径a为微囊11的半径。半径b为半径a减去囊膜12的厚度而得到的内包区域的半径。
[0078]上文对于将垂直于显示屏I的图像显示面的平行光作为图像光进行投影、欣赏者将经显示屏I漫射并透过该显示屏I的光作为显示屏图像进行识别的构成进行了叙述。但是，在具有角度的图像光被投影到显示屏I的情况下，也可得到同样的效果。具有角度的图像光是指图像光在扩展的同时进行投影的情况等。或者是指相对于显示屏I具有角度地进行入射的平行光。
[0079]例如，对于图像光在扩展的同时被投影至显示屏I的情况进行考虑。当在显示屏I的显示区域内存在光未被漫射的区域时，图像光的一部分未被漫射而透过显示屏I。这种情况下，对于欣赏者来说，根据显示屏I和光学系统等的位置关系，欣赏者识别到亮度不均。光学系统是指对图像光进行投影的投影仪等。此外，当存在微囊11发生了破坏的区域的情况下，也同样地发生亮度不均。
[0080]另外，在微囊11的直径为20μπι?150μπι时，制造容易。因而，微囊11优选直径为20μπι?150μπι。微囊11的直径为50μπι?120μπι时，制造更为容易。从而，微囊11更优选直径为50 μ m?120 μ m。另外，“ μ m”为单位,表示微米。
[0081]此外，所制作的微囊11的直径可在20μπι?300μπι的范围内选择。通过使用所选择的微囊11，能够使在透明基材2的面上相邻的微囊11之间的间隙减小。所选择的微囊11之间的间隙为能够降低欣赏者所能识别的亮度不均的程度。
[0082]另外，在微囊11的选择中，优选为20μπι?200μπι的范围。即，微囊的直径为20 μ m?300 μ m的范围。微囊11的选择更优选为40 μ m?150 μ m的范围。通过这样在狭窄的范围内进行微囊11的选择，微囊11之间的间隙可进一步减小。通过窄范围的选择，能够降低欣赏者所能够识别的亮度不均。
[0083]需要说明的是，在实施方式中，是设基材为透明基材2进行说明的。这意味着基材可穿过光。即意味着基材可透过光。因此，关于透明度，可根据使用目的进行选择。此处的透明度表示透过光的比例。
[0084]实施方式2.
[0085]在实施方式I中，对使用了微囊11的影像投影用的显示屏进行了说明。在实施方式2中，对使用了微囊11的显示装置300、310进行说明。图8为示出显示装置300的结构的结构图。
[0086]光源30发出投影光37a。由光源30发出的投影光37a透过照明光学系统31对图像显示元件32进行照明。图像显示元件32例如为数字微镜器件(Digital MicromirrorDevice，下文中称为DMD。)。
[0087]DMD在集成电路上形成可动式微镜。各微镜中，可以使镜面倾斜。镜为“开”时，来自光源的光投影到外部(例如显示屏)；为“关”时，光反射至吸收体，不投影到外部。“镜为开”是指显示图像时的镜的状态。“为关时”是指不显示图像时的镜的状态。因而，通过分别驱动各镜，可以针对各显示像素来控制光的投影。即，DMD生成图像光。“图像光”是指具有图像信息的光。需要说明的是，在图8中，为了简化结构图，按照投影光37a透过图像显示元件32而成为图像光37b的方式进行表示。投影光37a与图像光37b被总称为光37。
[0088]由图像显示元件32生成的图像光37b透过投影光学系统34而投影到显示屏25。在显示装置300中，在图像显示元件32的后级配置有微小光学元件33。“后级”是指光学意义上的后面。此处是指在图像显示元件32生成图像光37b之后。
[0089]微小光学元件33与实施方式I中说明的显示屏I具有相同结构。即，微囊11在囊膜12的内部具有内包液16。微囊11在基材11呈面状排列。内包液16具有对光进行散射的光漫射颗粒15与对光漫射颗粒15进行分散的分散介质13。微囊11在排列于基材2之前呈球形。微囊11的半径a减去囊膜12的厚度而得到的半径b的值相对于微囊11的半径a的比例(b/a)为0.95?0.995的范围内。若将该比例以面积表示，则为半径a的平方与半径b的平方的比例，因而在垂直于微囊11呈面状排列的基材2的面方向进行投影的微囊11的截面中，内包区域的面积相对于微囊11的面积的比例为0.9025?0.990的范围内。有效面积比被设为在每单位面积中的对光进行漫射的区域的面积之比例，方差值V如实施方式I中示出的式3所示。式3如下所述。
[0090]方差值V =(有效面积比X 3.le-5+(1-有效面积比)X 1-3.le-5)?2X有效面积比+(有效面积比X3.le_5+(l_有效面积比)X 1_1)八2X (1-有效面积比)
[0091]所制作的微囊11的直径在20μπι?300μπι的范围内选择。即，微囊的直径为20 μ m?300 μ m的范围。图像光37b可通过透过微小光学元件33来减轻影像的闪烁。
[0092]“闪烁”是指下述现象:在投影的光穿过显示屏、传播到欣赏者的眼中时，经由不同光路的光在欣赏者的视网膜上发生干涉，形成干涉条纹。在发生闪烁时，对于欣赏者来说，放映出的显示屏图像看上去晃眼。
[0093]通过在图像显示元件32的后级配置微小光学元件33而降低闪烁的理由在于图像显示元件32与显示屏25处于光学共轭的关系。“光学共轭”是指从I个点发出的光在另I个点上成像的关系。在图像显示元件32的后级附近，由于微小光学元件33而发生图像光37b的漫射。由于与显示屏36处于光学共轭关系，因而由微小光学元件33射出的图像光37b的发散角越大，入射到显示屏36的光的会聚角越大。入射到显示屏36的光的会聚角越大，射出到显示屏36的光也越会发生漫射。由此，入射到显示屏36的光的会聚角越大，漫射性越高，越可缓和晃眼现象。即，能够降低穿过显示屏36后的图像光37b的干涉。
[0094]在这种情况下，通过使微囊11的直径与囊膜12的关系与实施方式I中相同，也能够减轻欣赏者所能够识别到的亮度不均。即，由于方差值V优选为0.15以下，因而优选比例b/a为0.95以上。优选为0.98以上。并且进一步优选为0.99以上。
[0095]此外，若比例b/a小于0.995，则囊膜12容易被破坏。为了抑制该现象，可通过使比例b/a为0.995以下来抑制微囊11的破坏的发生。优选通过使其为0.9925来抑制发生微囊11的破坏。进一步优选通过使其为0.991以下来抑制发生微囊11的破坏。
[0096]在微囊11的直径为20μπι?150μπι时，制造容易。从而，微囊11优选直径为20μπι?150μπι。微囊11的直径为50μπι?120μπι时，制造更为容易。从而，微囊11更优选的直径为50 μ m?120 μ m。
[0097]需要说明的是，此处设为由图像显示元件32生成的图像光37b透过微小光学元件33的结构。然而也可以设为透过微小光学元件33的投影光27a照射到图像显示元件32的结构。另外，在实施方式2中，图像显示元件32采用反射型。然而即使其为透射型的元件也可得到同样的效果。透射型的图像显示元件32例如为LCOS(娃基液晶,Liquid CrystalOn Silicon)。“LCOS”是指投影仪或背投电视机中使用的显微投影技术或微显示技术。作为相似的反射型器件技术，有DLP(数字光处理,Digital Light Processing:注册商标)投影仪。但是与DLP不同，LCOS使用液晶来代替独立的镜，在这方面是不同的。
[0098]在图像显示元件32的前后分别配置I个微小光学元件33时，可进一步提高闪烁的降低效果。可知，通过使用2个微小光学元件33，光干涉的时间性变化增加、亮度不均被平均化，因而欣赏者所能够识别到的亮度不均也能够减轻。
[0099]并且，此外，在显示装置300中，通过使用实施方式I中说明的显示屏25，能够进一步降低闪烁。其中，在减少部件件数来进行成本降低的情况下，显示屏25可使用一般类型的显示屏，也可仅使用微小光学元件33。
[0100]以上对于在显示屏25放映出影像的投影型显示装置300进行了说明。但本发明并不限于此，即使在图9那样的不使用显示屏25的显示装置310中进行使用，也具有同样的效果。图9为示出显示装置310的结构的结构图。图9为欣赏者38以虚像的形式识别图像显示元件32的像的类型的显示装置。显示装置310例如可举出平视显示屏(head updisplay)。
[0101]显示装置310的光源30、照明光学系统31、图像显示元件32和微小光学元件33分别与显示装置300相同。投影光学系统35与投影光学系统34的区别在于，并未以实像的形式在显示屏25放映出影像而是放映虚像的光学系统。
[0102]这种情况下，欣赏者38观看的是图像显示元件32的虚像。即，在由图像显示元件32射出的图像光37b的指向性高的情况下，光线彼此发生干涉，呈高亮度，发生闪烁。微小光学元件33通过对图像光37b进行漫射可降低图像光37b的干涉。因此，可降低在图像显示元件32中发生的闪烁。
[0103]此外，在上述各实施方式中，示出了球形、椭圆体、六棱柱等形状。“球形”表示微囊11中被与微囊11的容积相当的内包液16充满、囊膜12呈无挠度状态时的形状。“椭圆体”作为在微囊11发生变形的情况下最容易想象到的形状例而示出。“六棱柱”表示的是考虑到微囊11直径的偏差或微囊11配置的偏差的范围的形状。此外，“均匀”用于表示亮度不均在欣赏者未识别到图像恶化的程度上的均匀这一含义。“平行光”表示包括考虑到光学部件的偏差等的范围的平行光。因此，在权利要求书中记载有球形、椭圆体、六棱柱、均匀和平行光的情况下，也应考虑上述范围进行解释。
[0104]需要说明的是，尽管如上所述对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于这些实施方式。
[0105]标号说明
[0106]I显示屏、11微囊、12囊膜、13分散介质、15光漫射颗粒、16内包液、2透明基材、300，310显示装置、30光源、31照明光学系统、32图像显示元件、33微小光学元件、34，35投影光学系统、36显示屏、37光、37a投影光、37b图像光、38欣赏者、110，111虚线、a，b半径、b/a比例、D囊膜易损度、V方差值、Q图像质量恶化程度。
【权利要求】
1.一种显示屏，其中， 该显示屏具备: 微囊，其在囊膜的内部具有内包液；以及 基材，上述微囊呈面状排列于该基材上， 上述内包液具有对光进行散射的光漫射颗粒、以及使上述光漫射颗粒分散的分散介质， 在与上述基材的面状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，上述内包区域的面积相对于上述微囊的面积的比例在0.9025?0.990的范围内。
2.如权利要求1所述的显示屏，其中， 在将有效面积比设为在每单位面积中的对光进行漫射的区域的面积的比例、且将方差值V设为 方差值V =(有效面积比X 3.le-5+(l-有效面积比)X1-3.le_5) ^ 2X有效面积比+ (有效面积比X3.le_5+(l_有效面积比)X 1_1)八2X (1-有效面积比) 的情况下， 上述方差值V为0.15以下。
3.如权利要求1或2所述的显示屏，其中， 所述微囊的直径在20 m?300 m的范围内。
4.一种光学元件，其中， 该光学元件具备: 微囊，其在囊膜的内部具有内包液；以及 基材，上述微囊呈面状排列于该基材上， 上述内包液具有对光进行散射的光漫射颗粒、以及使上述光漫射颗粒分散的分散介质， 在与上述基材的面状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，上述内包区域的面积相对于上述微囊的面积的比例在0.9025?0.990的范围内。
5.如权利要求4所述的光学兀件,其中， 在将有效面积比设为在每单位面积中的对光进行漫射的区域的面积的比例、且将方差值V设为 方差值V =(有效面积比X 3.le-5+(l-有效面积比)X1-3.le_5) ^ 2X有效面积比+ (有效面积比X3.le_5+(l_有效面积比)X 1_1)八2X (1-有效面积比) 的情况下， 上述方差值V为0.15以下。
6.如权利要求4或5所述的光学兀件，其中，所述微囊的直径在20m?300 m的范围内。
7.—种显示装置，其具有权利要求1?3中的任一项所述的显示屏或权利要求4?6中的任一项所述的光学元件。
【文档编号】G03B21/00GK104136992SQ201380011061
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月26日 优先权日:2012年2月27日
【发明者】冈垣觉, 近藤润, 小岛邦子, 中野勇三, 宫田彰久 申请人:三菱电机株式会社