JP2000075410A - プロジェクト用表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大画面映像を簡易な設備で鮮明に映し出すこ
とができるプロジェクト用表示装置を提供すること。 【解決手段】 感光層４０と高分子分散型液晶層４１に
は、両透明電極層４５、４６によって交流電圧が一様に
印加される。この電圧は、感光層４０が無いとしたとき
に高分子分散型液晶層４１を駆動するのに十分な電圧に
設定されている。スクリーン４の特定領域にある強度の
光束が入射すると、感光層４０は光強度に逆比例してイ
ンピーダンスが変化し、高分子分散型液晶層４１には光
強度にほぼ比例した電界が形成される。この結果、明る
い画像が投影された領域に対応する高分子分散型液晶層
４１の領域では白濁が生じ、ここからの散乱光の強度
は、入射光束の２乗に比例したものとなる。なお、透明
な高分子分散型液晶層４１を通過した光束は、第２透明
部材４４を透過して光吸収層４７に吸収されるので、ス
クリーン４からの反射光を観察する際に画像を劣化させ
る原因とはならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクト用表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクト用表示装置として、投射ス
クリーンが広く知られている。この種の投射スクリーン
は、単に反射率の高い純白の素材からなり、プロジェク
ター本体からの画像が投影される投射面に配置される。
また、これに改良を加えたものとして、微小なビーズ玉
を利用して特定方向への反射率を高め、幾分でも投射さ
れる映像のコントラストを大きくしようとするものが存
在する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、プロジェクタ
ーの画像改善の努力は、そのほとんどが、プロジェクタ
ー本体に対してのみなされており、投射スクリーンの改
善の努力はほとんどなされていない。すなわち、カメラ
にとってフィルムがレンズや本体以上に重要であるよう
に、映像を投射することには、投射スクリーンがプロジ
ェクター本体と同様の重要性を持つにもかかわらず、投
射スクリーンの本質的な改善を試みようとする努力は事
実上なされていなかった。

【０００４】従来の投射スクリーンを使用すると、日中
の屋外はもちろんのこと、屋内においても照明がなされ
る限り、投射スクリーン上の画像が白っぽく不鮮明に映
し出されてしまう。これは、画像の最も暗い部分（黒レ
ベル）が、照明等の外光に照らしだされた投射スクリー
ンの純白の明るさに一致するためである。この理由か
ら、鮮やかな画像を得るには、映像を投射する際に外光
が投射スクリーンのスクリーン面にあたらないように部
屋を遮光し、強力な光で映像を映し出す必要があった。
こうしたやり方は、基本的に前世紀から続く映画の投射
方法と条件的に全く変わるところがない。

【０００５】しかしながら、投射スクリーンを設置する
部屋の遮光は設備の大型化を招く。家庭で大画面映像を
鑑賞すること、すなわち大画面への要求はあるにもかか
わらず、各家庭にこうした小映画館のような設備を設け
ることは容易でない。また、仮に小映画館のような設備
を設けたとしても、今までのテレビが持つ手軽さがない
ため、見ることへの心理的な障壁が実際に存在すること
になる。つまり、大画面映像を見るには決心が必要で、
さらに見るための段取りに取り掛からなければならな
い。この事情が大画面のプロジェクターの普及を阻害し
ている。

【０００６】そこで、本発明は、大画面映像を簡易な設
備で鮮明に映し出すことができるプロジェクト用表示装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のプロジェクト用表示装置は、画像が光投射
装置によって投射されるスクリーンを備えるものであっ
て、前記スクリーンは、画像が投射される各部の反射率
又は透過率を前記投射された画像の光強度に応じて変化
させることを特徴とする。

【０００８】上記プロジェクト用表示装置では、前記ス
クリーンが、画像が投射される各部の反射率又は透過率
を前記投射された画像の光強度に応じて変化させるの
で、従来のように受動的に投射画像の像光を散乱するだ
けでなく、スクリーンから出射する像光の明暗を能動的
に調節することができ、外光が像光に影響してこれを不
鮮明にするといった現象を低減できる。

【０００９】また、好ましい態様では、前記スクリーン
が、対向して配置されるとともに内側に透明電極を形成
した２枚の透明な外枠部材と、当該２枚の外枠部材に挟
まれるとともに入射した光強度に応じてインピーダンス
が変化する感光層と、前記２枚の外枠部材に挟まれると
ともに印加された電圧に応じて偏光特性が変化する液晶
層とを備えることを特徴とする。

【００１０】上記態様では、前記スクリーンが、２枚の
外枠部材に挟まれるとともに入射した光強度に応じてイ
ンピーダンスが変化する感光層と、２枚の外枠部材に挟
まれるとともに印加された電圧に応じて偏光特性が変化
する液晶層とを備えるので、簡易な構造によって画像が
投射されるスクリーン各部の反射率又は透過率を投射画
像の光強度に応じて適宜変化させることができる。

【００１１】また、好ましい態様では、前記スクリーン
が、対向して配置されるとともに内側に透明電極を形成
した２枚の透明な外枠部材と、当該２枚の外枠部材に挟
まれるとともに入射した光強度に応じてインピーダンス
が変化する感光層と、前記２枚の外枠部材に挟まれると
ともに印加された電圧に応じて光散乱特性が変化する高
分子分散型液晶層とを備えることを特徴とする。

【００１２】上記態様では、前記スクリーンが、２枚の
外枠部材に挟まれるとともに入射した光強度に応じてイ
ンピーダンスが変化する感光層と、２枚の外枠部材に挟
まれるとともに印加された電圧に応じて光散乱特性が変
化する高分子分散型液晶層とを備えるので、簡易な構造
によって画像が投射されるスクリーン各部の反射率又は
透過率を投射画像の光強度に応じて適宜変化させること
ができる。

【００１３】また、好ましい態様では、前記スクリーン
が、前記２枚の外枠部材のうち画像が投射される第１の
外枠部材の反対側に配置される第２の外枠部材の近傍に
光吸収層を備えることを特徴とする。

【００１４】上記態様では、前記スクリーンが前記２枚
の外枠部材のうち画像が投射される第１の外枠部材の反
対側に配置される第２の外枠部材の近傍に光吸収層を備
えるので、感光層への強い光入射によって高分子分散型
液晶層が散乱特性を示す場合、スクリーンで反射される
像光の強度が高まり、感光層への弱い光入射によって高
分子分散型液晶層が透過特性を示す場合、スクリーンで
反射される像光の強度が低くなり、観察画像を鮮明なも
のとすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１は、第１実
施形態のプロジェクト用表示装置を組み込んだプロジェ
クター装置の構造を概念的に説明する図である。

【００１６】このプロジェクター装置は、投射面に画像
を投射するためのプロジェクター本体２と、投射面に配
置されるとともにプロジェクター本体２によって形成さ
れる画像が投射されるプロジェクト用表示装置であるス
クリーン４とを備える。なお、このプロジェクター装置
は、遮光された空間に配置する必要がなく、家庭の居
間、野外等に配置することができる。

【００１７】プロジェクター本体２としては、例えば電
気信号等に応じて変化する画像を投影可能な液晶プロジ
ェクターとすることができるが、スライドプロジェクタ
ーのようにスクリーン４と共役な位置に画像フィルムを
交換可能に配置するものとすることもできる。

【００１８】スクリーン４は、感光層と高分子分散型液
晶とを積層した構造となっており、スクリーン４に投影
される画像の明度の分布に応じて各部の反射率が変化す
るようになっている。具体的には、明るい画像が投影さ
れた部分で反射率が増加し、暗い画像が投影された部分
で反射率が低下するようになっている。

【００１９】図２は、スクリーン４の断面構造を模式的
に説明する図である。このスクリーン４は、積層配置さ
れた感光層４０と高分子分散型液晶層４１とを、ともに
板硝子からなる第１透明部材４３と第２透明部材４４と
で挟んだ構造となっている。第１透明部材４３の感光層
４０側の表面には、ＩＴＯ（インジウム・スズ・酸化
物）からなる非常に薄い透明電極層４５が一様に形成さ
れており、感光層４０に密着している。第２透明部材４
４の高分子分散型液晶層４１側の表面にも、ＩＴＯから
なる非常に薄い透明電極層４６が一様に形成されてお
り、高分子分散型液晶層４１に密着している。第２透明
部材４４の外側面、すなわち高分子分散型液晶層４１と
は反対側の面には、黒い塗料や黒いシート等からなる光
吸収層４７が設けられている。

【００２０】感光層４０は、例えばＣｄＴｅとＣｄＳｅ
の混合体を使用でき、２〜３μｍ程度の厚みとしてい
る。この感光層４０は、入射光の強度に応じて誘電率が
変化し、明るい光が入射した位置では大きな分極が生
じ、暗い光が入射した位置または光が入射しない位置で
は高インピーダンスのままで分極が生じない。また、こ
の感光層４０は、実効的に透明であり、後方に光を透過
させる。ここで、透明とは、スクリーン４に投影される
画像の可視光の波長に関してであり、インピーダンスの
変化に利用される波長帯は、投射される可視光のほんの
一部であってよく、さらに可視光以外の光線であっても
よい。

【００２１】なお、感光層４０の材料として、上記Ｃｄ
Ｔｅ：ＣｄＳｅ混合体の代わりに、ａ−Ｓｉ（２０μｍ
程度の薄膜）、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、Ｓｅ、Ｓｅ：Ｃｄ
Ｓ混合体等を使用できる。

【００２２】高分子分散型液晶層４１は、ネマチック液
晶を高分子中に分散させた高分子・液晶複合材料からな
り、１０μｍ程度の厚みとしている。この高分子分散型
液晶層４１は、電界効果によって液晶の屈折率を変化さ
せて散乱度を変化させるものである。ここで、高分子分
散型液晶層４１は、電界を加えると白濁した状態とな
り、電界を加えないと高い光透過性を示すリバースタイ
プとなっている。

【００２３】図２のスクリーン４の作製ついて簡単に説
明する。まず、第１透明部材４３の材料となる平行平板
ガラスを準備し、感光層４０側となるべき表面にＩＴＯ
で透明電極層４５を形成する。次に、透明電極層４５上
に感光層４０を一定の厚さで塗布する。次に、平行平板
ガラスからなる第２透明部材４４を準備し、第２透明部
材４４の片面にもＩＴＯで透明電極層４６を形成する。
次に、第２透明部材４４の表面に形成されている透明電
極層４６上にスペーサとなるビーズを適当に配置し、感
光層４０を下側にして第１透明部材４３で挟み込み、液
晶材注入口を残して両透明部材４３、４４の周囲を接着
剤等で固定する。その後、液晶材注入口から透明部材４
３、４４に挟まれた空間を排気し、この空間に液晶とモ
ノマーとの混合液を注入した後、紫外線照射により高分
子のネットワークを形成する。次に、第２透明部材４４
の外側面に、黒い塗料を塗布して光吸収層４７を形成す
る。これにより、図２に示すようなスクリーン４が完成
する。

【００２４】図３は、図２のスクリーン４の動作を概念
的に説明する図である。感光層４０と高分子分散型液晶
層４１には、両透明電極層４５、４６（図２参照）によ
って交流電圧が一様に印加される。この電圧は、感光層
４０が無いとしたときに高分子分散型液晶層４１を駆動
するのに十分な電圧に設定されている。

【００２５】スクリーン４に画像を投射すると、感光層
４０にその画像が結像する。ここで、感光層４０とその
下部に充填されている高分子分散型液晶層４１とを含め
た厚さは、１０から１００μｍ程度であり、スクリーン
４全体の大きさを考えると、感光層４０に結像している
ことは、実効的に高分子分散型液晶層４１に結像してい
ることに等しい。感光層４０は、入射光の光強度に応じ
て分極する特性を有し、光があたらない限り高いインピ
ーダンスを保ち分極がほとんど生じないが、光があたる
とその部分のインピーダンスが低下して大きな分極が生
じ、光強度にほぼ比例した電界を高分子分散型液晶層４
１に形成できるようになっている。すなわち、スクリー
ン４の特定領域にある強度の光束が入射すると、感光層
４０は光強度に逆比例してインピーダンスが減少し、高
分子分散型液晶層４１には光強度にほぼ比例した電界が
形成される。この結果、明るい画像が投影された領域に
対応する高分子分散型液晶層４１の領域では白濁が生
じ、ここからの散乱光の強度は、入射光束の２乗に比例
したものとなる。なお、ある程度白濁した或いは透明な
高分子分散型液晶層４１を通過した光束は、第２透明部
材４４を透過して光吸収層４７に吸収されるので、スク
リーン４からの反射光を観察する際に画像を劣化させる
原因とはならない。

【００２６】以上の現象を分かりやすく説明すると、上
記実施形態のスクリーン４では、光の当たった部分は白
く従来のスクリーンと同じになり、光の当たらない部分
は黒いままである。言い換えると、スクリーン４自体の
反射率を制御してスクリーン４のガンマ（光入射強度−
散乱度の関係）を変化させることにより、彩度を低下さ
せる原因となっている背景光の影響をなくすこととして
いる。この結果、本実施形態のスクリーン４への投影で
は、背景光によるオフセットの問題が根本的に解決され
る。

【００２７】なお、上記実施形態のスクリーン４では、
観察される投影像の光強度が通常のスクリーンと異なり
非線形になるけれども、もともと人間の光強度の観察感
度は対数的になっているので、多少の非線形性がそのま
ま画像の劣化には結び付くことはない。

【００２８】図４は、プロジェクター本体２によってス
クリーン４上に投影される元画像の光強度とスクリーン
４上に映写されて実際に観察される画像の光強度との関
係を概念的に説明するグラフである。図４（ａ）は、実
施形態のスクリーン４を用いたプロジェクター装置の場
合を示し、図４（ｂ）は、従来のプロジェクター装置の
場合を示す。なお、グラフにおいて、横軸はプロジェク
ター本体２から投影される画像の光強度を示し、縦軸は
観察される画像の光強度を示す。

【００２９】図４（ａ）からも明らかなように、実施形
態の場合、観察される画像の光強度はプロジェクター装
置が配置される環境に影響されない。つまり、プロジェ
クター装置が野外等に配置された場合であっても、バッ
クグラウンド光に関わりなく、広範囲にわたる輝度分布
で画像を観察できる。

【００３０】一方、図４（ｂ）からも明らかなように、
従来のプロジェクター装置の場合、野外はもちろんのこ
と、屋内においても照明がなされる限り、投射スクリー
ン上の画像は白っぽく不鮮明に映し出されてしまう。こ
れは、画像の黒レベルがスクリーンの明るさ（バックグ
ラウンド）に一致するためである。

【００３１】以上の実施形態では、観察される投影像の
光強度が入射光束の２乗に比例する非線形なものとなっ
ているが、ガンマの非線形問題はプロジェクター本体２
が再現する画像のガンマと本スクリーン４のガンマとを
調整することにより、ほぼ線形とすることができる。図
５は、例えばスクリーン４のガンマを調節することによ
って観察される投影像の光強度をスクリーン４への入射
光束すなわち元画像の強度に比例する線形なものとする
場合を説明する図である。

【００３２】また、上記実施形態では、高分子分散型液
晶層４１としてリバースタイプのものを使用している
が、電界を加えないと白濁した状態となり、電界を加え
ると高い光透過性を示す通常タイプの高分子分散型液晶
とすることができる。この場合、感光層４０として、反
応が逆になるもの、すなわち光強度の増加に比例してイ
ンピーダンスが増加するものを使用する。

【００３３】〔第２実施形態〕図６は、第２実施形態に
係るプロジェクト用表示装置であるスクリーンの断面構
造を模式的に説明する図である。なお、第２実施形態の
プロジェクト用表示装置は、第１実施形態の装置の変形
例であり、同一部分には同一の符号を付して重複説明を
省略する。

【００３４】このスクリーン１０４は、感光層４０と液
晶層１４１とを第１透明部材４３と第２透明部材４４と
で挟んだ構造となっている。第１透明部材４３の感光層
４０側の表面には、透明電極層４５が一様に形成されて
おり、第２透明部材４４の液晶層１４１側の表面にも、
透明電極層４６が一様に形成されている。第２透明部材
４４の外側面には、偏光板１４８が設けられており、さ
らにこれに隣接して散乱板１４９も設けられている。

【００３５】液晶層１４１は、ネマチック液晶からな
り、電界効果によって液晶の複屈折率を変化させるもの
である。

【００３６】偏光板１４８は、その偏光面を液晶層１４
１に対して適宜調節しており、液晶層１４１に電界が加
わっている場合には液晶層１４１からの光を透過させ、
電界が加わっていない場合には液晶層１４１からの光の
透過を阻止する。

【００３７】散乱板１４９は、液晶層１４１からの光が
偏光板１４８を透過してきた場合に、その透過光を散乱
光として反射する。

【００３８】以下、動作について説明する。感光層４０
と液晶層１４１には、透明電極層４５、４６によって交
流電圧が一様に印加される。この電圧は、感光層４０が
無いとしたときに液晶層１４１を駆動するのに十分な電
圧に設定されている。感光層４０は、入射光束の光強度
にほぼ比例した電界を液晶層１４１に形成できるように
なっている。この結果、明るい画像が投影された領域に
対応する液晶層１４１の領域からは散乱板１４９からの
散乱光が出射し、この散乱光の強度は、入射光束の２乗
に比例したものとなる。なお、暗い画像が投影された領
域に対応する液晶層１４１に入射した光束は、偏光板１
４８で通過を阻止され、散乱板１４９まで到達しないの
で、この領域については反射光を観察することができな
い。

【００３９】〔第３実施形態〕図７は、第３実施形態に
係るプロジェクト用表示装置を組み込んだプロジェクタ
ー装置の構造を説明する図である。なお、このプロジェ
クト用表示装置は、第１実施形態のプロジェクト用表示
装置を組み込んだプロジェクター装置の変形例である。

【００４０】このプロジェクター装置は、画像を投射す
るためのプロジェクター本体２と、プロジェクター本体
２によって形成される画像が投射されるスクリーン２０
４と、プロジェクター本体２及びスクリーン２０４を収
容するとともに内面を黒く塗装したケース６とを備え
る。なお、プロジェクター本体２は、スクリーン２０４
の正面ではなく、スクリーン２０４の下端位置に対向す
る位置に配置される。

【００４１】スクリーン２０４は、図２に示すスクリー
ン４とほぼ同一の構造を有するが、スクリーン２０４を
透過した散乱光を観察するため、第２透明部材４４の外
側面には光吸収層４７を設けていない。

【００４２】以下、動作について説明する。プロジェク
ター本体２は、観察者にほぼ対面する形でスクリーン２
０４に画像を投射する。スクリーン４の特定領域にある
強度の光束が入射すると、感光層４０（図２参照）は、
光強度に逆比例してインピーダンスが変化し、高分子分
散型液晶層４１（図２参照）には光強度にほぼ比例した
電界が形成される。この結果、明るい画像が投影された
領域に対応する高分子分散型液晶層４１の領域では白濁
が生じ、ここからの散乱光の強度は、入射光束の強度の
２乗に比例したものとなる。ここで、プロジェクター本
体２がケース６内において直接透過光が観察者に届かな
いところを通過していくように設置されているので、観
察者は、スクリーン２０４からの散乱光のみを観察する
ことができる。よって観察される画像は、後方から光の
当たった部分では白く従来のスクリーンと同じになり、
光の当たらない部分で黒いままとなる。この実施形態の
プロジェクター装置により、箱の中にプロジェクターを
納めた、現行のテレビ受像機に似た外見を持つプロジェ
クト式の大画面テレビを実現することができ、明るい屋
内や日中の屋外においても鮮やかな画像を表示するプロ
ジェクト式の大画面表示装置が実現可能となる。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のプロジェクト用表示装置によれば、スクリーンが画像
が投射される各部の反射率又は透過率を前記投射された
画像の光強度に応じて変化させるので、従来のように受
動的に投射画像の像光を散乱するだけでなく、スクリー
ンから出射する像光の明暗を能動的に調節することがで
き、外光が像光に影響してこれを不鮮明にするといった
現象を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のプロジェクト用表示装置を組み
込んだプロジェクタ装置を示す図である。

【図２】図１のプロジェクト用表示装置の断面構造を説
明する図である。

【図３】図２のプロジェクト用表示装置の動作を説明す
る図である。

【図４】図２のプロジェクト用表示装置で観察する画像
の明暗を説明する図である。

【図５】図２のプロジェクト用表示装置の変形例の動作
を説明する図である。

【図６】第２実施形態のプロジェクト用表示装置の断面
構造を説明する図である。

【図７】第３実施形態のプロジェクト用表示装置を組み
込んだプロジェクタ装置の構造を示す図である。

【符号の説明】

２ プロジェクター本体 ４ スクリーン ６ ケース ４０ 感光層 ４１ 高分子分散型液晶層 ４３、４４ 透明部材 ４５、４６ 透明電極層 ４７ 光吸収層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像が光投射装置によって投射されるス
   クリーンを備えるプロジェクト用表示装置であって、 前記スクリーンは、画像が投射される各部の反射率又は
   透過率を前記投射された画像の光強度に応じて変化させ
   ることを特徴とするプロジェクト用表示装置。
2. 【請求項２】 前記スクリーンは、対向して配置される
   とともに内側に透明電極を形成した２枚の透明な外枠部
   材と、当該２枚の外枠部材に挟まれるとともに入射した
   光強度に応じてインピーダンスが変化する感光層と、前
   記２枚の外枠部材に挟まれるとともに印加された電圧に
   応じて偏光特性が変化する液晶層とを備えることを特徴
   とする請求項１記載のプロジェクト用表示装置。
3. 【請求項３】 前記スクリーンは、対向して配置される
   とともに内側に透明電極を形成した２枚の透明な外枠部
   材と、当該２枚の外枠部材に挟まれるとともに入射した
   光強度に応じてインピーダンスが変化する感光層と、前
   記２枚の外枠部材に挟まれるとともに印加された電圧に
   応じて光散乱特性が変化する高分子分散型液晶層とを備
   えることを特徴とする請求項１記載のプロジェクト用表
   示装置。
4. 【請求項４】 前記スクリーンは、前記２枚の外枠部材
   のうち画像が投射される第１の外枠部材の反対側に配置
   される第２の外枠部材の近傍に光吸収層を備えることを
   特徴とする請求項３記載のプロジェクト用表示装置。