JP2011209705A - タッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイとして使用されるスクリーンおよびこれを備えたタッチパネル機能を有する小型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二重像を低減することができるタッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイに使用されるスクリーンおよびタッチパネル機能を有する小型表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の一の態様によれば、タッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイに使用されるスクリーン１であって、映像光源から投射された映像光をスクリーン面１ａの略法線方向に向く略平行な光に変換して出射させる、フレネルレンズ部２２を有するフレネルレンズシート２と、フレネルレンズシート２の映像光出射側に配置された光制御シート４を備え、光制御シート４が、光制御シート４の映像光出射面の一部を構成し、かつスクリーン１の横方向に延在した複数の単位光透過部と、単位光透過部と交互に配置され、光制御シート４の映像光出射面の一部を構成し、かつスクリーン１の横方向に延在した複数の単位光吸収部とを備えることを特徴とする、スクリーン１が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイとして使用されるスクリーンおよびこれを備えたタッチパネル機能を有する小型表示装置に関する。

従来から、ディスプレイを指や専用のペン等で触れることにより位置検出を行い、コンピュータの操作を行うことが可能なタッチパネル装置が知られている。タッチパネル装置の位置検出方法としては、様々な方式のものが知られているが、その中でも現在、赤外光を利用したものが注目されている。

赤外光を利用した赤外光検出型のタッチパネル装置は、ディスプレイとして用いられているスクリーンの背面側から映像光を投射することによりスクリーンに映像を表示するとともに、スクリーンの背面側からスクリーンに赤外光を投射し、スクリーンに触れる指やペン等で反射した赤外光を検出することにより位置検出を行うものである。

ところで、現在、赤外光検出型のタッチパネル装置のディスプレイに使用されるスクリーンとして、リアプロジェクションテレビ等に用いられている透過型スクリーンを用いることが検討されている。

このようなリアプロジェクションテレビ等に用いられる透過型スクリーンとしては、様々な構造のものが提案されており、例えば、光吸収部を有する光拡散シートを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。この場合の光拡散シートは、観察者から見て横方向（左右方向）に映像光を拡散させるためのものであり、光吸収部は観察者から見て縦方向（上下方向）に延在している。

しかしながら、現在、タッチパネル装置の小型化が要求されており、上記したような従来の透過型スクリーンを組み込んだタッチパネル装置において小型化を図ると、リアプロジェクションテレビより二重像（ゴースト）が発生しやすいという問題がある。

特開２００３−５０３０７号公報 特開２００３−５７４１６号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、二重像を低減することができるタッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイに使用されるスクリーン、およびタッチパネル機能を有する小型表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、タッチパネル機能を有する小型表示装置における二重像が主に以下の原因に基づいて発生することを見出した。すなわち、タッチパネル機能を有する小型表示装置においては、スクリーンと映像光源との距離が短くなるため、スクリーンの一部を構成しているフレネルレンズシートに対する映像光の入射角度が大きくなる。これにより、フレネルレンズシートに入射した映像光がフレネルレンズシートのフレネルレンズ部の表面で反射されてしまうことがある。この反射光は、迷光（ゴースト光）となり、再びフレネルレンズシートの映像光入射面で反射された後、フレネルレンズ部に再度入射し、フレネルレンズシートから出射されることがある。この結果、映像光に加え、本来の位置とは別の位置から迷光が出射されてしまい、二重像が発生してしまう。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。

本発明の一の態様によれば、タッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイに使用されるスクリーンであって、映像光源から投射された映像光をスクリーン面の略法線方向に向く略平行な光に変換して出射させる、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズシートの映像光出射側に配置された光制御シートを備え、前記光制御シートが、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成しかつ前記スクリーンの横方向に延在した複数の単位光透過部と、前記単位光透過部と交互に配置され、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成し、かつ前記スクリーンの横方向に延在した複数の単位光吸収部とを備えることを特徴とする、スクリーンが提供される。

本発明の他の態様によれば、タッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイに使用されるスクリーンであって、映像光源から投射された映像光をスクリーン面の略法線方向に向く略平行な光に変換して、出射させる、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズシートの映像光出射側に配置された光制御シートとを備え、前記フレネルレンズ部が、前記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部形成面の中心に対して偏心した位置に光学中心を有し、前記光制御シートが、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光透過部と、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光吸収部とを備え、前記単位光透過部および前記単位光吸収部が、前記フレネルレンズ部形成面の中心と前記フレネルレンズ部の光学中心とを結ぶ方向と略平行でありかつ前記映像光出射面に沿った第１の方向に交互に並べて配置されるとともに、前記第１の方向と略直交しかつ前記映像光出射面に沿った第２の方向に延在していることを特徴とする、スクリーンが提供される。

本発明の他の態様によれば、前記スクリーンと、前記スクリーンに映像光を投射する映像光源と、前記スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、前記赤外光を検出可能な赤外光検出器とを備えることを特徴とする、タッチパネル機能を有する小型表示装置が提供される。

本発明の一の態様のスクリーンによれば、光制御シートが横方向に延在する複数の単位光吸収部を備えているので、単位光吸収部により迷光を吸収することでき、これにより二重像を低減することができる。

本発明の他の態様のスクリーンによれば、光制御シートが第２の方向に延在する複数の単位光吸収部を備えているので、単位光吸収部により迷光を吸収することでき、これにより二重像を低減することができる。

本発明のタッチパネル機能を有する小型表示装置によれば、上記のスクリーンを備えているので、二重像が低減されたタッチパネル機能を有する小型表示装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係るスクリーンの模式的な斜視図である。 図１に示されるフレネルレンズシートの概略斜視図である。 フレネルレンズシートに入射する映像光の光線追跡図である。 第１の実施の形態に係る他の態様のフレネルレンズシートを示す縦断面図である。 図１に示される光制御シートの概略斜視図である。 図１に示される光制御シートの縦断面図である。 第１の実施の形態に係るタッチパネル機能を有する小型表示装置の模式的な断面図である。 第１の実施の形態に係るタッチパネル機能を有する小型表示装置の内部構造の模式図である。 第１の実施の形態に係るスクリーンの作用を示す図である。 第２の本実施の形態に係るタッチパネル機能を有する小型表示装置の模式的な断面図である。 図１０の小型表示装置の内部構造の模式図である。

（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係るスクリーンの模式的な斜視図である。

図１に示されるスクリーン１は、タッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイに使用されるものである。スクリーン１は、映像光の入射側から出射側に向けて、主に、フレネルレンズシート２、透明基材３、光制御シート４、光拡散板５、防眩性シート６の順に重ね合わされて構成されている。ここで、透明基材３、光制御シート４、光拡散板５および防眩性シート６を重ね合わせたものを積層板９と称する。なお、「板」はシートやフィルムとも呼ばれ得るような部材も含む概念である。

透明基材３と光制御シート４、光制御シート４と光拡散板５、および光拡散板５と防眩性シート６は、粘着または接着層（図示せず）によって接合されている。粘着または接着層に用いられる材料は、光を透過させるとともに、部材間を粘着または接着することができれば、特に限定されない。

フレネルレンズシート
フレネルレンズシート２は、映像光源（図示せず）から投射された映像光をスクリーン面１ａ（フレネルレンズシート２）の略法線方向に向く略平行な光に変換して出射させるものである。

図２は図１に示されるフレネルレンズシート２の概略斜視図である。図１および図２に示されるフレネルレンズシート２は、透明基材２１と、透明基材２１の一方の面に形成されたフレネルレンズ部２２とを備えている。なお、透明基材２１とフレネルレンズ部２２は、粘着または接着層（図示せず）によって接合されている。

透明基材２１は、平板状のものである。透明基材２１としては、例えばアクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等の透明樹脂からなる基材が挙げられる。

透明基材２１の厚みは、１．０〜３．０ｍｍであることが好ましく、１．５〜２．０ｍｍであることがより好ましい。透明基材２１の厚みが１．０ｍｍ未満であると、基材としての機能を十分に果たすことができないおそれがあるからであり、また３．０ｍｍを超えると、次に説明する理由から二重像が観察者に認識されやすくなるからである。すなわち、図３（ａ）および図３（ｂ）は、フレネルレンズシートに入射する映像光の光線追跡図であるが、図３（ａ）に示されるようにフレネルレンズシート７の厚みが厚い場合には、図３（ｂ）に示されるようにフレネルレンズシート７の厚みが薄い場合に比べてフレネルレンズシート７から出射される映像光と迷光との距離が大きくなり、この距離が大きくなると、観察者に二重像として認識されやすくなる。したがって、フレネルレンズ部２２が同じ厚さであったとしても、透明基材２１の厚さが厚い場合には、観察者に二重像が認識されやすくなる。

フレネルレンズ部２２は、フレネルレンズシート２のフレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ_１に対して偏心した位置に光学中心Ｏ_２を有する。具体的には、フレネルレンズ部２２は、光学中心Ｏ_２を中心とする同心円弧状または同心円状の複数の単位プリズム２２ａから構成されている。

上記「フレネルレンズ部形成面」とは、フレネルレンズシートにおけるフレネルレンズ部が形成されている面であり、フレネルレンズシートが屈折型のフレネルレンズシートの場合には、フレネルレンズ部形成面は映像光出射側に位置し、フレネルレンズシートが後述する全反射型のフレネルレンズシートの場合には、フレネルレンズ部形成面は映像光入射側に位置している。

図２に示されるフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ_２は、フレネルレンズシート２から外れた位置に存在する。例えば、映像光源（図示せず）がスクリーン１よりも下方に配置される場合には、光学中心Ｏ_２は、フレネルレンズシート２外であってフレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ_１に対してスクリーン１の縦方向下側の位置に存在する。なお、上記では、光学中心Ｏ_２は、フレネルレンズシート２から外れた位置に存在しているが、フレネルレンズシート２内に存在していてもよい。

ここで、本明細書においては、スクリーン１の「縦方向」とは、観察者がスクリーン１を正面から見たとき、観察者の上下方向を意味するものとし、またスクリーン１の「横方向」とは、観察者がスクリーン１を正面から見たとき、観察者の左右方向を意味するものとする。

このように光学中心Ｏ_２が偏心したフレネルレンズ部２２を形成することにより、フレネルレンズシート２と映像光源との距離を短くした場合であっても、映像光をスクリーン面１ａの略法線方向に向く略平行な光に変換することができる。本実施の形態では、光学中心Ｏ_２がフレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ_１に対して偏心したフレネルレンズ部２２を用いているが、光学中心がフレネルレンズ部形成面の中心に対して偏心していないフレネルレンズ部を用いることも可能である。

なお、図２に示されるフレネルレンズシート２は、屈折型のフレネルレンズシートであるが、これに代えて図４に示される全反射型のフレネルレンズシート８を使用することも可能である。

全反射型のフレネルレンズシート８は、入射する映像光を屈折させる屈折面８１ａと、屈折面８１ａで屈折された光を全反射させて、映像光出射側に向ける全反射面８１ｂとを有する複数の単位プリズム８１を備えたものである。全反射型のフレネルレンズシート８を用いた場合には、さらに映像光源とフレネルレンズシート８との距離を縮めることができるので、タッチパネル機能を有する、より小型の表示装置を提供することができる。

透明基材
透明基材３は、スクリーン１の剛性を高めるものである。すなわち、スクリーン１には、指や専用のペン等が触れるので、外部応力が加えられる。このため、スクリーン１にはある程度の剛性が必要となり、この剛性を高めるものとして、透明基材３が配置されている。

ここで、フレネルレンズシート２の透明基材２１の厚みを厚くして、スクリーン１の剛性を高めることも可能であるが、上述したように透明基材２１の厚みを厚くした場合には観察者に二重像が認識されやすくなる。したがって、透明基材２１の厚みを厚くしてスクリーン１の剛性を高めるよりも透明基材３を配置してスクリーン１の剛性を高めた方が、観察者に二重像が認識されにくくなるので、効果的である。また、透明基材３を配置することによりスクリーン１の剛性を高めることができるので、フレネルレンズシート２の透明基材２１の厚みをより薄くすることができ、二重像がさらに認識されにくくなる。

透明基材３の厚みは、２ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましく、５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。透明基材３の厚みが２ｍｍ未満であると、スクリーン１の剛性を高めるという機能を十分に果たすことができないおそれがあるからである。

透明基材３としては、例えばアクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等の透明樹脂からなる基材が挙げられる。

光制御シート
光制御シート４は、光制御シート４に入射した映像光を透過するとともに二重像の原因となる迷光を吸収するためのものである。

図５は図１に示される光制御シート４の概略斜視図であり、図６は図１に示される光制御シート４の縦断面図である。図５および図６に示されるように光制御シート４は、入射した映像光を透過する複数の単位光透過部４１と、迷光を吸収する複数の単位光吸収部４２とを備えている。

単位光透過部４１および単位光吸収部４２は、光制御シート４の映像光出射面４ａの一部を構成するものであり、映像光出射面４ａに沿って配置されている。また、単位光透過部４１および単位光吸収部４２は、スクリーン１の横方向に延在しており、スクリーン１の縦方向に交互に配置されている。

また、光制御シート４とフレネルレンズシート２との配置関係においては、単位光透過部４１および単位光吸収部４２は、フレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ_１とフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ_２とを結ぶ方向と略平行でありかつ映像光出射面４ａに沿った第１の方向に交互に並べて配置されている。この場合、単位光透過部４１および単位光吸収部４２は、第１の方向と略直交しかつ映像光出射面４ａに沿った第２の方向に延在している。

単位光透過部４１は、光制御シート４の厚さ方向の断面形状が略台形となっているものが好ましい。この台形は、映像光出射面４ａが上底、映像光入射側が下底とするものである。

単位光透過部４１は、映像光を透過する光透過性樹脂で構成されている。光透過性樹脂としては、通常、電子線、紫外線等の電離放射線により硬化する特徴を有する例えばエポキシアクリレート等の樹脂が挙げられる。

単位光吸収部４２は、単位光吸収部４２が隣り合う単位光透過部４１により形成される、断面形状がＶ字状の溝４ｂまたは断面形状がＶ字状の頂部を平坦とした形状の溝に形成されていることが好ましい。すなわち、断面形状がＶ字状の溝４ｂ場合には、単位光吸収部４２は光制御シート４の厚さ方向の断面形状が映像光出射面４ａを底辺とする略三角形となっており、断面形状がＶ字状の頂部を平坦とした形状の溝の場合には、光制御シート４の映像光入射側を上底としかつ光制御シート４の映像光出射面４ａを下底とする略台形となっている。ここで、「下底」の長さは「上底」の長さより長いものとする。

単位光吸収部４２は、光吸収材等を含有した透明樹脂から構成することが可能である。透明樹脂は、単位光透過部４１を構成する透明樹脂の屈折率より小さい屈折率を有する材料により構成されていることが好ましい。また、透明樹脂として用いられるものも特に限定されることはないが、例えば、電子線、紫外線等の電離放射線により硬化する特徴を有するウレタンアクリレート系、エポキシエクリレート系等のアクリレート系樹脂が挙げられる。

光吸収材は、可視光である迷光を吸収する機能を有すればよく、光吸収材としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等、顔料または染料、顔料または染料で着色された樹脂粒子等が挙げられる。

また、光吸収材は、赤外光を透過するものであることが好ましい。このような機能を有する材料としては、顔料または染料を混ぜたインキからなるものが挙げられる。このような顔料としては、ペリレンブラック顔料、アニリンブラック顔料、フォーマット墨（イエロー、マゼンダ、シアン顔料の混合顔料）、フタロシアニンブルー、ブリリアントカーミン６Ｂ等が挙げられる。

光吸収材が顔料または染料で着色された樹脂粒子である場合、樹脂粒子としては、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ等のプラスチックビーズが挙げられるが、これらの中でもアクリルビーズが好ましい。

光制御シート４は、赤外光検出を行う観点から、光制御シート４の赤外光透過率が７０％以上となるようなものであることが好ましい。より具体的には、光制御シート４は波長８３０〜９００ｎｍの光において７０％以上の赤外光透過率を示すものが好ましい。

上記「透過率」とは、分光透過率測定器に光制御シートを置かない状態で測定した値を基準値とし、映像光入射面側から光が入射するように光制御シートを置いて測定した値の基準値に対する割合（％）を意味する。透過率の測定には、島津製作所製MPC-2200を使用することができる。

光拡散板
光拡散板５は、光制御シート４から出射した映像光を拡散させるためのものであり、これにより特にスクリーン１の横方向における視野角を広げることができる。光拡散板５としては、透明基材中に微粒子を添加したものが挙げられる。

透明基材としては、透明樹脂フィルム、透明樹脂板、透明樹脂シートや透明ガラスが挙げられる。透明樹脂フィルムとしては、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ジアセチルセルロースフィルム、アセテートブチレートセルロースフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、（メタ）アクリルロニトリルフィルム等を好適に使用できる。

微粒子としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーが好適であり、特に透明度が高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ、塩ビビーズ等が挙げられるが、これらの中でもアクリルビーズが好ましい。

光拡散板５の厚みは、０．１〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．２〜１．５ｍｍであることがより好ましい。光拡散板５の厚みが０．１ｍｍ未満であると、光拡散効果が十分に得られないおそれがあるからであり、また２．０ｍｍを超えるとスクリーン１に映し出される映像がぼやけてしまい、解像性に劣る映像となってしまうとともに、赤外光の検出感度が低下してしまうおそれがあるからである。

防眩性シート
防眩性シート６は、外光の反射または像の写り込みによる視認性の低下を抑制するためのものである。防眩性シート６は、透明樹脂シート６１、透明樹脂シート６１に形成された防眩性ハードコート層６２を備えており、透明樹脂シート６１が映像光入射側となり、防眩性ハードコート層６２が映像光出射側となるように配置されている。なお、防眩性ハードコート層６２の代わりに、防眩層とハードコート層の積層体を用いることも可能である。

透明樹脂シート６１としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、その他公知の透明樹脂を用いて形成することができる。防眩性ハードコート層６２は、例えば、アクリルウレタン系の電離放射線硬化型樹脂等の透明樹脂と、透明樹脂中に分散した透明微粒子とを含んでいる。

スクリーン１は、タッチパネル機能を有する小型表示装置に組み込んで使用することができる。このような小型表示装置としては、例えば、タッチパネル機能を有する車載用や船舶用の小型表示装置等が挙げられる。

図７は、本実施の形態に係るタッチパネル機能を有する小型表示装置の模式的な縦断面図であり、図８は本実施の形態に係るタッチパネル機能を有する小型表示装置の内部構造の模式図である。

図７に示されるようにタッチパネル機能を有する小型表示装置９０は、例えば、スクリーン１、スクリーン１を支持するスクリーン支持体９１、スクリーン１に映像光を投射する映像光源９２とを備えている。さらに、図７においては示されていないが、図８に示されるように小型表示装置９０は、スクリーン１に赤外光を投射する赤外光源９３と、赤外光を検出可能な赤外光検出器９４等を備えている。

映像光源９２、赤外光源９３および赤外光検出器９４はスクリーン１の背面側に配置されている。図７に示されるように映像光源９２は、スクリーン１よりも下方に配置されており、ミラー等を使用せずにスクリーン１に対し映像光を投射するように構成されている。なお、ミラー等を介してスクリーン１に映像光を投射してもよい。

この場合、スクリーン１は、単位光透過部４１および単位光吸収部４２の延在方向が横方向となり、かつフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ_２がフレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ_１より縦方向下側となるように配置されている。

なお、図７においては、映像光源９２がスクリーン１より下方に配置されているが、映像光源９２はスクリーン１よりも上方に配置されていてもよい。この場合、スクリーン１は、単位光透過部４１および単位光吸収部４２の延在方向が横方向となり、かつフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ_２がフレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ_１より縦方向上側となるように配置される。

映像光源９２としては例えばＬＥＤやレーザを利用したピコプロジェクタ等の小型の光源が挙げられ、赤外光検出器９３としては例えばＣＣＤカメラ等が挙げられる。

このような小型表示装置９０においては、映像光源９２から映像光が発せられると、図９に示されるように映像光はフレネルレンズシート２に入射し、スクリーン面１ａの略法線方向に向く略平行な光に変換されてフレネルレンズシート２から出射する。次いで、映像光は、光制御シート４に入射するが、映像光は、フレネルレンズシート２により平行な光に変換されているので、単位光透過部４１を介して光制御シート４から出射する。その後、映像光は、光拡散板５で拡散されて、防眩性シート６を介して、スクリーン１の前面から出射する。

一方、迷光もフレネルレンズシート２から出射し、光制御シート４に入射するが、迷光はスクリーン面１ａの略法線方向に向く略平行な光とはなっていないので、単位光吸収部４２で迷光を吸収することができる。これにより必要な映像光のみを出射させることができるので、二重像を低減することができる。

また、単位光吸収部４２により外光も吸収することができるので、これによりスクリーン１への外光の映り込みが無く視認性に優れ、コントラストが良好でシャープ感のある映像を実現することができる。

赤外光源９３から発せられた赤外光は、スクリーン１を透過する。これにより、スクリーン１に例えば指や専用のペン等が触れた場合には、赤外光は指等により反射されるので、赤外光検出器９４で指の位置情報を検出することができる。

（第２の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。図１０は本実施の形態に係るタッチパネル機能を有する小型表示装置の模式的な断面図であり、図１１は図１０の小型表示装置の内部構造の模式図である。

図１０に示されるようにタッチパネル機能を有する小型表示装置１００は、例えば、スクリーン１０、スクリーン１０を支持するスクリーン支持体１０１（筐体）、スクリーン１０に映像光を投射する映像光源１０２、スクリーン１０に赤外光を投射する赤外光源１０３、および赤外光を検出可能な赤外光検出器１０４等を備えている。なお、スクリーン支持体１０１、映像光源１０２、赤外光源１０３、赤外光検出器１０４は、それぞれ、スクリーン支持体９１、映像光源９２、赤外光源９３、赤外光検出器９４と同様のものである。

スクリーン１０は、スクリーン１と構造が同じものであるが、図１０および図１１に示されるように三次元曲面をなすように曲がったものである。具体的には、スクリーン１０における積層板９およびフレネルレンズシート２が、それぞれ、三次元曲面をなすように曲がっている。ここで三次元曲面をなすように曲がっているとは、単一の軸を中心として二次元的に曲がった二次元曲面、或いは、互いに平行な複数の軸を中心として異なる曲率で二次元的に曲がった二次元曲面とは区別されるものである。すなわち、三次元曲面をなすように曲がっているとは、互い対して傾斜した複数の軸をそれぞれ中心として、部分的または全体的に曲がっていることを意味する。本実施の形態において、積層板９およびフレネルレンズシート２は、略同様に曲がっており、概ね重なり合うようになっている。そしてこの結果、積層板９およびフレネルレンズシート２からなるスクリーン１０は、全体として、三次元曲面をなすように曲がっている。

上述したように、本実施の形態においては、積層板９およびフレネルレンズシート２は、平坦面状に広げると略矩形状となる形状を有している。そして、一例としての本実施の形態においては、図１１に示すように、積層板９およびフレネルレンズシート２は、概ね、一方の対角線と平行でスクリーン１０の背面側（入光側）に位置する第１の軸Ａ１を中心とした方向ｄ１に曲がるとともに、他方の対角線と平行でスクリーン１０の背面側（入光側）に位置する第２の軸Ａ２を中心とした方向ｄ２にも曲がっている。この結果、スクリーン１０は観察者側へ凸となるように曲がっており、スクリーン１０の平面形状をなす矩形状の一対の対角線が交わる中央位置Ｐａにおいて、スクリーン１０の出光面１０ｂ（表示面）は観察者側に最も突出している。

スクリーン１０は、図１０に示されるように概ね縦方向（第１の方向）に延びるように、スクリーン支持体１０１に支持されている。とりわけ、スクリーン１０の出光面１０ｂのうちの最も出光側に向けて突出した位置（本実施の形態では、スクリーン１０の中央位置Ｐａに相当）における法線方向（以下においては、正面方向とも呼ぶ）ｎｄａに直交する面（すなわち、最も出光側に向けて突出した位置での出光面１０ａへの接面）が、鉛直方向と平行となっている。そして、図１０に示すように、本実施の形態では、映像光源１０２は、スクリーン支持体１０１内において、スクリーン１０の縦方向（第１の方向）下端よりも下方に配置されている。

なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」や「直交」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、目視での判断において区別不可能な程度に同様な光学的機能を期待し得る範囲内の誤差を含めて解釈することとする。

本実施の形態におけるスクリーン１０は、三次元曲面をなすように曲がっているので、小型表示装置１００に極めて多様な意匠性を付与することができる。このため、小型表示装置１００が設置される場所（位置）や、小型表示装置１００が用いられる用途等に対応して求められるデザインを小型表示装置１００に付与することが可能となる。とりわけ、昨今においては、例えば自動車やアミューズメント機器といった、意匠性が非常に重要視される分野にも、小型表示装置１００が適用されるようになってきた。このような分野に適用される小型表示装置１００には、単に、映像を表示する機能が期待されているだけでなく、システム全体との意匠面における調和も強く要望されている。そして、本実施の形態による小型表示装置１００によれば、三次元曲面をなすように曲がったスクリーン１０に起因して、表示装置に付与し得るデザインが格段に広がる。このように多様な意匠性を表現し得る本実施の形態に係る表示装置によれば、小型表示装置１００が適用されるべきシステム全体との意匠面での十分な調和を図ることも可能となり、調和の取れた優れた意匠性を呈する当該システムの需要を効果的に拡大させることもできる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

本発明を詳細に説明するために、以下に実施例を挙げて説明する。

実施例
上記実施の形態で説明した構造のスクリーンを用意した。具体的には、スクリーンは、縦が３００ｍｍ、横が４００ｍｍの大きさのものであった。フレネルレンズシートの透明基材としては、厚みが１．３ｍｍｔのアクリル板を使用した。フレネルレンズシートのフレネルレンズ部としては、紫外線硬化型樹脂(エポキシアクリレート)から構成されており、単位プリズムのピッチが３３μｍのものを使用した。フレネルレンズシートと光制御シートとの間に配置された透明基材としては、厚みが５ｍｍｔのアクリル板を使用した。

光制御シートとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に形成された単位光透過部および単位光吸収部を備え、かつ厚みが０．３ｍｍｔのものを使用した。光制御シートの単位光透過部は、紫外線硬化型樹脂(エポキシアクリレート)から構成されており、単位光透過部の屈折率は１．５６０であった。光制御シートの単位光吸収部は、顔料を含む紫外線硬化型樹脂(エポキシアクリレート)から構成されており、単位光吸収部の屈折率は１．５０５であった。また、単位光吸収部の幅は映像光出射面において３９μｍであり、単位光吸収部における映像光入射側の先端部間の距離は６５μｍであった。さらに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの法線と単位光吸収部とによって形成される角度は９°であった。

拡散板としては、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体（ＭＢＳ）から構成されており、厚みが０．８ｍｍｔのものを使用した。防眩性シートは、ポリエチレンテレフタレート上にハードコート性能が付与された紫外線硬化型樹脂(ウレタンアクリレート)が形成されたものを使用した。

本実施例において、エポキシアクリレートもしくはウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂を用いてフレネルレンズ部等を形成した例を示したが、これに限らずポリエステルアクリレート等を用いてもよい。また、紫外線硬化型樹脂に限らず、電離放射線硬化型樹脂等の他の光硬化型樹脂を用いても良い。

比較例
比較例として用いたスクリーンは、単位光透過部および単位光吸収部が、フレネルレンズ部形成面の中心とフレネルレンズ部の光学中心とを結ぶ方向と略平行に延在し、かつ単位光透過部の延在方向と略直交する方向に交互に配置されている以外は、実施例と同様のものであった。

そして、実施例および比較例に係るスクリーンをそれぞれ小型表示装置に組み込んだ。なお、実施例に係るスクリーンは、単位光透過部および単位光吸収部の延在方向が横方向となり、かつフレネルレンズ部の光学中心がフレネルレンズ部形成面の中心より縦方向下側となるように組み込まれた。また、比較例に係るスクリーンは、単位光透過部および単位光吸収部の延在方向が縦方向となり、かつフレネルレンズ部の光学中心がフレネルレンズ部形成面の中心より縦方向下側となるように組み込まれた。

評価および結果
このような実施例および比較例のスクリーンを組み込んだ小型表示装置において、スクリーンに映像光を投射し、観察者側のスクリーン面に二重像が観察されるか否かについて調べた。

比較例に係るスクリーンにおいては、スクリーン面の正規の表示位置から１０ｍｍ下側の位置にゴーストが発生し、二重像が観察された。これに対し、実施例に係るスクリーンにおいては、スクリーン面にゴーストが発生せず、二重像が観察されなかった。この結果から、実施例に係るスクリーンを小型表示装置に組み込んだ場合には、二重像を低減できることが確認された。

１、１０…スクリーン、１ａ…スクリーン面、２…フレネルレンズシート、２ａ…フレネルレンズ部形成面、３…透明基材、４…光制御シート、５…光拡散板、６…防眩性シート、２１…透明基材、２２…フレネルレンズ部、２２ａ…単位プリズム、４１…単位光透過部、４２…単位光吸収部、９０、１００…タッチパネル機能を有する小型表示装置、９２、１０２…映像光源、９３、１０３…赤外光源、９４、１０４…赤外光検出器。

Claims (11)

1. タッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイに使用されるスクリーンであって、
   映像光源から投射された映像光をスクリーン面の略法線方向に向く略平行な光に変換して出射させる、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートと、
   前記フレネルレンズシートの映像光出射側に配置された光制御シートを備え、
   前記光制御シートが、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成しかつ前記スクリーンの横方向に延在した複数の単位光透過部と、前記単位光透過部と交互に配置され、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成し、かつ前記スクリーンの横方向に延在した複数の単位光吸収部とを備えることを特徴とする、スクリーン。
2. 前記フレネルレンズ部が、前記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部形成面の中心に対して前記スクリーンの縦方向下側に偏心した位置に光学中心を有する、請求項１に記載のスクリーン。
3. タッチパネル機能を有する小型表示装置のディスプレイに使用されるスクリーンであって、
   映像光源から投射された映像光をスクリーン面の略法線方向に向く略平行な光に変換して、出射させる、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートと、
   前記フレネルレンズシートの映像光出射側に配置された光制御シートとを備え、
   前記フレネルレンズ部が、前記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部形成面の中心に対して偏心した位置に光学中心を有し、
   前記光制御シートが、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光透過部と、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光吸収部とを備え、
   前記単位光透過部および前記単位光吸収部が、前記フレネルレンズ部形成面の中心と前記フレネルレンズ部の光学中心とを結ぶ方向と略平行でありかつ前記映像光出射面に沿った第１の方向に交互に並べて配置されるとともに、前記第１の方向と略直交しかつ前記映像光出射面に沿った第２の方向に延在していることを特徴とする、スクリーン。
4. 前記単位光吸収部の断面形状が、前記光制御シートの映像光出射面を底辺とする略三角形、または前記光制御シートの映像光入射側を上底としかつ前記光制御シートの映像光出射面を下底とする略台形である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスクリーン。
5. 前記単位光吸収部が、透明樹脂と、前記透明樹脂中に分散した光吸収材とを含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスクリーン。
6. 前記光制御シートと前記フレネルレンズシートとの間に配置された透明基材をさらに備え、前記透明基材の厚みが２ｍｍ以上である、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスクリーン。
7. 前記光制御シートの映像光出射面側に配置された光拡散板をさらに備え、前記光拡散板の厚みが０．１〜２．０ｍｍである、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスクリーン。
8. 前記フレネルレンズシートが、前記フレネルレンズ部を支持する透明基材をさらに備えており、前記フレネルレンズ部を支持する透明基材の厚みが１．０〜３．０ｍｍである、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のスクリーン。
9. 前記スクリーンが、タッチパネル機能を有する車載用小型表示装置のディスプレイとして使用される、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のスクリーン。
10. 前記スクリーンが、三次元曲面をなすように曲がっている、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のスクリーン。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のスクリーンと、
    前記スクリーンに映像光を投射する映像光源と、
    前記スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、
    前記赤外光を検出可能な赤外光検出器と、
    を備えることを特徴とする、タッチパネル機能を有する小型表示装置。

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