JP2011209706A - 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
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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】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、前記シート２の映像光出射側に配置され、複数の単位レンズ部と、複数の単位光透過部と、複数の単位光吸収部とを有するレンチキュラーレンズシート３を備え、単位レンズ部が、前記シート３の映像光入射面を構成し、スクリーン１の横方向に延在し、かつ縦方向に並べて配置され、単位光透過部および単位光吸収部が、前記シート３の映像光出射面の一部を構成し、かつスクリーン１の縦方向に交互に配置され、スクリーン１の横方向に延在している。
【選択図】図１
【解決手段】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、前記シート２の映像光出射側に配置され、複数の単位レンズ部と、複数の単位光透過部と、複数の単位光吸収部とを有するレンチキュラーレンズシート３を備え、単位レンズ部が、前記シート３の映像光入射面を構成し、スクリーン１の横方向に延在し、かつ縦方向に並べて配置され、単位光透過部および単位光吸収部が、前記シート３の映像光出射面の一部を構成し、かつスクリーン１の縦方向に交互に配置され、スクリーン１の横方向に延在している。
【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、フレネルレンズシートと、映像光入射側に形成されたレンズ部および映像光出射側に形成された遮光層（ブラックストライプ）を有するレンチキュラーレンズシートとを組み合わせ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）。この場合のレンチキュラーレンズシートは、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、レンチキュラーレンズシートのレンズ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。
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、複数の単位レンズ部と、複数の単位光透過部と、複数の単位光吸収部とを有するレンチキュラーレンズシートを備え、前記単位レンズ部が、前記レンチキュラーレンズシートの映像光入射面を構成し、前記スクリーンの横方向に延在し、かつ前記スクリーンの縦方向に並べて配置され、前記単位光透過部および前記単位光吸収部が、前記レンチキュラーレンズシートの映像光出射面の一部を構成し、前記スクリーンの縦方向に交互に配置され、前記スクリーンの横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、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、複数の単位レンズ部と、複数の単位光透過部と、複数の単位光吸収部とを有するレンチキュラーレンズシートとを備え、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、前記単位レンズ部が、前記レンチキュラーレンズシートの映像光入射面を構成し、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る第１の方向に並べて配置され、かつ前記第１の方向と略直交する第２の方向に延在しており、前記単位光透過部および前記単位光吸収部が、前記レンチキュラーレンズシートの映像光出射面の一部を構成し、前記第１の方向に交互に並べて配置され、かつ前記第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、レンチキュラーレンズ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、レンチキュラーレンズシートが第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）
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。
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、レンチキュラーレンズシート３、光拡散板４、防眩性シート５の順に重ね合わされて構成されている。ここで、レンチキュラーレンズシート３、光拡散板４および防眩性シート５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。
レンチキュラーレンズシート３と光拡散板４、および光拡散板４と防眩性シート５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。なお、フレネルレンズシートは、映像光を略平行な光に変換して出射させることができればよく、必ずしも映像光をスクリーン面１ａの略法線方向に向く光に変換しなくともよい。
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。なお、フレネルレンズシートは、映像光を略平行な光に変換して出射させることができればよく、必ずしも映像光をスクリーン面１ａの略法線方向に向く光に変換しなくともよい。
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、フレネルレンズ部２２を支持する機能を有するとともに、スクリーン１の剛性を高める機能を有する。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。
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、この剛性を高めるために透明基材２１の厚みを３ｍｍ以上にすることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましい。
しかしながら、透明基材２１の厚みを３ｍｍ以上にすると、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。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。したがって、透明基材２１の厚みを３ｍｍ以上にした場合には二重像が観察者に認識されやすくなるが、この場合であっても後述するようにレンチキュラーレンズシート３を使用することにより、有効に二重像を低減させることができる。
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Ｏ１に対して偏心した位置に光学中心Ｏ２を有する。具体的には、フレネルレンズ部２２は、光学中心Ｏ２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Ｏ２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Ｏ２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Ｏ１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Ｏ２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Ｏ２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Ｏ２がフレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ１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。
レンチキュラーレンズシート
レンチキュラーレンズシート３は、レンチキュラーレンズシート３に入射した映像光を屈折させてから透過させるとともに、二重像の原因となる迷光を吸収するためのものである。
レンチキュラーレンズシート３は、レンチキュラーレンズシート３に入射した映像光を屈折させてから透過させるとともに、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に示されるレンチキュラーレンズシート３の映像光入射側の平面図であり、図６は図１に示されるレンチキュラーレンズシート３の映像光出射側の平面図であり、図７は図１に示されるレンチキュラーレンズシート３の縦断面図である。
レンチキュラーレンズシート３は、図５および図７に示されるように映像光入射側に複数の単位レンズ部３１を備えているとともに、図６および図７に示されるように映像光出射側に、入射した映像光を透過する複数の単位光透過部３２と、迷光を吸収する複数の単位光吸収部３３とを備えている。
単位レンズ部３１は、映像光入射面３ａを構成するものである。単位レンズ部３１は、例えば凸状のシリンドリカルレンズであり、入射する光を屈折させる機能を有する。単位レンズ部３１は、スクリーン１の横方向に延在しており、スクリーン１の縦方向に並べて配置されている。
単位光透過部３２および単位光吸収部３３は、レンチキュラーレンズシート３の映像光出射面３ｂの一部を構成するものである。また、単位光透過部３２および単位光吸収部３３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、レンチキュラーレンズシート３とフレネルレンズシート２との配置関係においては、単位レンズ部３１は、フレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ１とフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ２とを結ぶ方向と略平行である第１の方向に並べて配置されている。この場合、単位レンズ部３１は、第１の方向と略直交する第２の方向に延在している。
また、単位光透過部３２および単位光吸収部３３は、第１の方向に交互に並べて配置されているとともに、第２の方向に延在している。
図７に示される単位光透過部３２は、レンチキュラーレンズシート３の厚さ方向において、単位レンズ部３１の頂部３１ａに対応する位置に配置されているが、単位レンズ部３１に対する単位光透過部３２の位置関係は、これに限定されるものではない。例えば、フレネルレンズシートから出射される映像光がスクリーン面１ａの略法線方向に向いていない場合、すなわちフレネルレンズシートから出射される映像光が斜め上方や斜め下方に向いている場合には、単位光透過部３２は、レンチキュラーレンズシート３に入射する映像光の角度に応じて、単位レンズ部３１の頂部３１ａに対応する位置からずれた位置に配置されていてもよい。また、図７に示される単位光透過部３２は、平坦状に形成されているが、凸状のシリンドリカルレンズであってもよい。
単位光吸収部３３は、単位光透過部３２間に配置された非光透過部分に形成されている。図７に示される単位光吸収部３３は、レンチキュラーレンズシート３の厚さ方向において、単位レンズ部３１の谷部３１ｂに対応する位置に配置されているが、単位レンズ部３１に対する単位光吸収部３３の位置関係は、これに限定されるものではない。例えば、フレネルレンズシートから出射される映像光がスクリーン面１ａの略法線方向に向いていない場合、すなわちフレネルレンズシートから出射される映像光が斜め上方や斜め下方に向いている場合には、単位光透過部３２と同様に単位光吸収部３３は、レンチキュラーレンズシート３に入射する映像光の角度に応じて、単位レンズ部３１の谷部３１ｂに対応する位置からずれた位置に配置されていてもよい。
図７に示される単位光吸収部３３は、単位光透過部３２よりも映像光出射側に突出した凸部上に形成されているが、平坦面上に形成されていてもよい。また、図７に示される単位光吸収部３３は、凸部上のみに形成されているが、凸部の側面にも形成されていてもよい。
単位レンズ部３１および単位光透過部３２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、熱可塑性樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、透明性、強度および耐久性が良好であるとともに、押出し成型する際の安定性、操作性が良好であるものを用いることが好ましい。このような熱可塑性樹脂の具体例としては、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体（ＭＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂に代えて、電子線や紫外線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電離放射線硬化型樹脂を用いることも可能である。
単位光吸収部３３は、光吸収材およびバインダ等から構成することが可能である。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。
バインダとしては、特に限定されることはないが、例えば印刷用インキのバインダに用いられる熱硬化性樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂に代えて、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を用いることも可能である。
レンチキュラーレンズシート３は、赤外光検出を行う観点から、レンチキュラーレンズシート３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、レンチキュラーレンズシート３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レンチキュラーレンズ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レンチキュラーレンズ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４は、レンチキュラーレンズシート３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４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。
光拡散板４は、レンチキュラーレンズシート３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４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４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４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５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５は、透明樹脂シート５１、透明樹脂シート５１に形成された防眩性ハードコート層５２を備えており、透明樹脂シート５１が映像光入射側となり、防眩性ハードコート層５２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５２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。
防眩性シート５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５は、透明樹脂シート５１、透明樹脂シート５１に形成された防眩性ハードコート層５２を備えており、透明樹脂シート５１が映像光入射側となり、防眩性ハードコート層５２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５２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５１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５２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模式的な縦断面図であり、図９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１０は本実施の形態に係るスクリーン１の作用を示す図であり、図１１は図１に示されるレンチキュラーレンズシート３に入射する映像光および迷光の光線追跡図である。
図８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８においては示されていないが、図９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８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、単位レンズ部３１、単位光透過部３２および単位光吸収部３３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Ｏ２がフレネルレンズ部形成面２ａの中心より縦方向下側となるように配置されている。
なお、図８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、単位レンズ部３１、単位光透過部３２および単位光吸収部３３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Ｏ２がフレネルレンズ部形成面２ａの中心Ｏ１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１０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、レンチキュラーレンズシート３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、図１０および図１１に示されるように単位レンズ部３１および単位光透過部３２を介してレンチキュラーレンズシート３から出射する。その後、映像光は、光拡散板４で拡散されて、防眩性シート５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、レンチキュラーレンズシート３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、図１０および図１１に示されるように単位光吸収部３３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３３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１２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１３は図１２の小型表示装置の内部構造の模式図である。
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１２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１３は図１２の小型表示装置の内部構造の模式図である。
図１２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１２および図１３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１３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１２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１２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５．０ｍｍｔ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（エポキシジアクリレート）とポリエチレンテレフタレート（PET）フィルム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。レンチキュラーレンズシートとしては、単位レンズ部および単位光透過部が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、単位光吸収部が熱硬化性印刷インキから構成されているものを使用した。また、レンチキュラーレンズシートは、厚みが０．２ｍｍｔであり、単位レンズ部の幅が１４６μｍであり、単位光透過部の幅が４４μｍのものであった。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。
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５．０ｍｍｔ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（エポキシジアクリレート）とポリエチレンテレフタレート（PET）フィルム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。レンチキュラーレンズシートとしては、単位レンズ部および単位光透過部が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、単位光吸収部が熱硬化性印刷インキから構成されているものを使用した。また、レンチキュラーレンズシートは、厚みが０．２ｍｍｔであり、単位レンズ部の幅が１４６μｍであり、単位光透過部の幅が４４μｍのものであった。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。
比較例
比較例として用いたスクリーンは、単位レンズ部、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、かつ単位光透過部および単位光吸収部が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。
比較例として用いたスクリーンは、単位レンズ部、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、かつ単位光透過部および単位光吸収部が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、単位レンズ部、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、単位レンズ部、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。
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…レンチキュラーレンズシート、３ａ…映像光入射面、３ｂ…映像光出射面、４…光拡散板、５…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、３１…単位レンズ部、３２…単位光透過部、３３…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 (9)
- 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、複数の単位レンズ部と、複数の単位光透過部と、複数の単位光吸収部とを有するレンチキュラーレンズシートを備え、
前記単位レンズ部が、前記レンチキュラーレンズシートの映像光入射面を構成し、前記スクリーンの横方向に延在し、かつ前記スクリーンの縦方向に並べて配置され、
前記単位光透過部および前記単位光吸収部が、前記レンチキュラーレンズシートの映像光出射面の一部を構成し、前記スクリーンの縦方向に交互に配置され、前記スクリーンの横方向に延在していることを特徴とする、スクリーン。 - 前記フレネルレンズシートが、前記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ように構成されている、請求項１に記載のスクリーン。
- 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または２に記載のスクリーン。
- 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、複数の単位レンズ部と、複数の単位光透過部と、複数の単位光吸収部とを有するレンチキュラーレンズシートとを備え、
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、
前記単位レンズ部が、前記レンチキュラーレンズシートの映像光入射面を構成し、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る第１の方向に並べて配置され、かつ前記第１の方向と略直交する第２の方向に延在しており、
前記単位光透過部および前記単位光吸収部が、前記レンチキュラーレンズシートの映像光出射面の一部を構成し、前記第１の方向に交互に並べて配置され、かつ前記第２の方向に延在していることを特徴とする、スクリーン。 - 前記レンチキュラーレンズ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４のいずれか１項に記載のスクリーン。
- 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、前記透明基材の厚みが３ｍｍ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。
- 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６のいずれか１項に記載のスクリーン。
- 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７のいずれか１項に記載のスクリーン。
- 請求項１ないし８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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