JP2012073357A - 映像投写用スクリーンおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シンチレーションを低減するため、従来のスクリーンは、光拡散粒子の移動に必要な電界を発生する透明基板を２枚用いていた。このため、透明基板での光損失が大きく、スクリーンに投写された画像が暗くなるという問題があった。
【解決手段】 映像投写用スクリーンは、分散媒（３５）および光拡散粒子（３６）を有する微小カプセル（３４）を複数に有する光拡散層（４０）と、前記光拡散層（４０）に入射する画像光（Ｒ_０）の入射側または出射側のどちらか１つの面に配置され前記微小カプセル（３４）の境界位置に配置された少なくとも２つ以上の電極（３７，３８）を有する基板（３１）とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は例えば投写型表示装置等で用いられる、映像投写用スクリーンと、それを用いた表示装置に関する。

プロジェクタテレビなどの投写型表示装置は、画像投写部から出射した画像光をスクリーンに投写することでスクリーン上に画像を表示する。しかし、スクリーン上の光拡散層で散乱した光線が視聴者などの鑑賞者側で干渉すると、鑑賞者にはスクリーン全体がぎらついて見える。この光線の干渉に伴う輝度むらはシンチレーションと呼ばれ、画質を劣化させるという問題があった。なお、出射とは、ある方向に向けて光を発することである。また、画像光とは、画像情報を有する光のことである。

このシンチレーションを低減するために、液晶微小粒子の拡散特性を時間的に変化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されたスクリーンは、液晶微小粒子を分散した光散乱部を有している。この光散乱部は、スクリーンに設けられた高分子マトリックス中に形成されている。高分子マトリックスは第１の電界を発生する透明基板と第２の電界を発生する透明基板との間に挟まれている。これら２つの電界を発生する透明基板間に交流電圧を印加すると、２つの基板間に挟まれた領域に交流電界が発生する。この交流電界の影響により、液晶微小粒子が光散乱部の中で動く。スクリーンに入射した光線は、光散乱部を通過する際に散乱波を形成する。液晶微小粒子の相対位置が変化することで、散乱波の分布や位相が、時間的に変化して、シンチレーションを低減ないし除去する。

特開２００６−２２１０６９号公報（段落００１３、００２４、００２５、図２）

しかしながら、電界を発生する基板は完全な透明では無い。なぜなら、電界を発生する基板は、透明な基板の上に電極を設けるため、基板のみの場合と比べて光の透過率が低下するためである。このため、透明基板を２枚積層する構成は、透過型スクリーンの明るさが損なわれるという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものである。１枚の電界を発生する基板でシンチレーションを効果的に低減するスクリーンの提供を目的とする。

この発明に係る映像投写用スクリーンは、分散媒および光拡散粒子を有する領域を複数に有する光拡散層と、前記光拡散層に入射する光線の入射側または出射側のどちらか１つの面に配置され前記領域の境界位置に配置された少なくとも２つ以上の電極を有する基板とを備えることを特徴とする。
映像投写用スクリーン。

この発明は、光の効率を向上してシンチレーションを低減する映像投写用スクリーンを提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成図である。 実施の形態１に係る光拡散素子の構成を示す図である。 実施の形態１に係る光拡散素子の基板に形成された電極の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る光拡散素子の基板に形成された電極の構成を示す平面図である。 実施の形態１に係る光拡散素子の印加電圧の波形を示す図である。 実施の形態１に係る光拡散素子の電界を示す模式図である。 実施の形態１に係る光拡散素子の電界を示す模式図である。 光拡散素子の拡散粒子の移動方向を示す図である。 光拡散素子の拡散粒子の移動方向を示す図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の構成を示す図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の基板に形成された電極の構成を示す斜視図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の電界を示す模式図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の構成を示す図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の基板に形成された電極の構成を示す斜視図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の構成を示す図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の基板に形成された電極の構成を示す斜視図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の構成を示す図である。 実施の形態２に係る光拡散素子の基板に形成された電極の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る反射型スクリーンの投写装置および鑑賞者との関係を示した模式図である。 実施の形態３に係る光拡散素子の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る表示装置１００の構成図である。図２は、光拡散素子３の構成を示す部分的な構成図である。図３は、基板３１の片方の面上に形成された電極の構成を示す模式的な斜視図である。図４は、基板３１の片方の面上に形成された電極の構成を示す模式的な平面図である。図５は第１の電極３７および第２の電極３８への印加電圧の波形を示す図である。図６は、基板３１の上に発生する電界の様子を示す模式図である。図７は、基板３１の上に発生する電界の様子を示す模式図である。

図１に示すように、表示装置１００は、画像投写部１０およびスクリーン２０を有している。スクリーン２０は、フレネルレンズ１、レンチキュラーレンズ２および光拡散素子３を有している。フレネルレンズ１は、画像投写部１０から投写された広がった光を略平行光とする機能を有する。レンチキュラーレンズ２は、フレネルレンズ１から出射した光を拡散させて視野角を広げる機能を有する。光拡散素子３は、レンチキュラーレンズ２から出射した光を拡散させる機能を有する。

画像投写部１０から投写された画像光は、フレネルレンズ１およびレンチキュラーレンズ２を透過した後、光拡散素子３を透過する。鑑賞者３０は、光拡散素子３で散乱した画像光をスクリーン２０の上に表示された画像として観察する。画像光とは、画像情報を有する光のことである。

図２に示すように、光拡散素子３は、光拡散層４０および基板３１を有している。光拡散層４０は、支持シート３２、接着剤３３および微小カプセル３４を有している。複数の微小カプセル３４は、互いに隣接して支持シート３２の面上に配置され、接着材３３で固定されている。この微小カプセル３４は、光拡散層４０を区分する領域の役割を持っている。接着材３３は、微小カプセル３４の厚みの分だけ支持シート３２に塗布されている。つまり、接着材３３の厚みは微小カプセル３４の直径Ｄとほぼ同じである。画像光Ｒ_０は、光拡散層４０側から基板３１側に透過する。

図３に示すように、基板３１は、支持部３９および電極３７，３８を有している。電極３７，３８は、支持部３９の光拡散層４０と対向する面に形成されている。電極３７は第１の電極で、電極３８は第２の電極である。電極３７および電極３８は、光透過性のある透明電極である。この透明電極は、光学的には不透明であっても、人間の眼の空間分解能に対し十分微細で、透明とみなせる程度に細い電極であっても良い。電源５０は電極３７および電極３８に電圧を印加する。

電極３７および電極３８は同一の櫛型の形状をしている。電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃと電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃとは、各々交互に等間隔で配置されている。電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃと電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃとの長さ方向は、スクリーン２０の横方向または縦方向に一致している。電極３７，３８は、それぞれ電源５０に接続されており、電極３７の印加電圧と電源３８との印加電圧は相対的に異なる値である。

電極３７は電極３７ａ、電極３７ｂ、電極３７ｃおよび電極３７ｄから構成されている。電極３７ａ、電極３７ｂおよび電極３７ｃは、互いに平行に配置されている。電極３７ｄは電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃと略直角に配置されている。つまり、電極３７は櫛型の形状をしている。電極３７ｄが柄の部分に相当する。電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃの一端部は電極３７ｄの側面と通電可能に結合している。

電極３８は電極３８ａ、電極３８ｂ、電極３８ｃおよび電極３８ｄから構成されている。電極３８ａ、電極３８ｂおよび電極３８ｃは、互いに平行に配置されている。電極３８ｄは電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃと略直角に配置されている。つまり、電極３８は櫛型の形状をしている。電極３８ｄが柄の部分に相当する。電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃの一端部は電極３８ｄの側面と通電可能に結合している。

電極３７ｄと電極３８ｄとは平行に配置されている。電極３８ａと電極３８ｂとの間には電極３７ａが配置され、電極３８ｂと電極３８ｃとの間には電極３７ｂが配置されている。つまり、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃと電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃとが交互に配置されている。

なお、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃと電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃとの数は、説明の簡単のためそれぞれ３つとしているが、これに限らず、より多くのセグメント電極を用いることができる。

電極３７，３８は、材料として例えばインジウム（Ｉｎ２Ｏ３）やＩＴＯ（酸化インジウムにスズを添加した化合物）、あるいは酸化スズ（ＳｎＯ_２）などを使用できる。これらの材料は、透明電極の材料として使用されている。また、電極３７，３８は、材料として人間の眼の空間分解能より細い線幅を持った金属線を使用できる。例えば金、銀および銅などの抵抗値が低く柔らかい金属である。線幅Ｗｄは、例えば４０ミクロン以下のものが考えられる。金属線の電極を選択した場合、光の透過性を確保するために、線幅は可能な限り細く設定することが好ましい。

基板３１の支持部３９の材料として、例えばガラス、プラスチックまたはＰＥＴフィルム（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などを使用することができる。この支持部３９の光の透過率は、理想的には１００％であることが望ましい。つまり、支持部３９は完全に透明であることが望ましい。しかし、支持部３９の実際の光の透過率は、１００％未満の値をとる。また、基板３１は電極３７，３８を有するため、その光の透過率は一層低下する。

仮に基板３１の光の透過率が９０％（＝０．９）とする。特許文献１に示す方式では、基盤３１が２枚積層した構成となるため、光の透過率は８１％（＝０．９×０．９）となる。このため、スクリーンに投写された画像は暗くなる。なお、基板３１を２枚積層した場合、スクリーンの光の透過率は基板３１の１枚あたりの光の透過率を積算した値となる。

実施の形態１に係るスクリーン２０は、基板３１を１枚しか使用しない。そのため、スクリーン２０は、従来技術と比較して、基板３１の数を２枚から１枚に減らすことができる。スクリーン２０の光の透過率は、１枚の基板３１の光の損失量の分だけ向上する。前述の例では、光の透過率を８１％から９０％に向上できる。また、透明電極が形成された基板３１は高価である。高価な基板３１を２枚から１枚に減らしたため、スクリーン２０のコストを低減できる。

微小カプセル３４には、分散媒３５と光拡散粒子３６が含まれている。分散媒３５は、光拡散粒子３６を分散させる機能を有する。光拡散粒子３６は帯電している。外部から微小カプセル３４に電界が印加されると、光拡散粒子３６は、この電界に沿った方向に力を受ける。このため、光拡散粒子３６は、電界の方向に移動する。この拡散粒子３６の移動により、シンチレーションパターンは刻々と変化する。この結果、シンチレーションは減少する。

微小カプセル３４の直径Ｄと電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの電極の間の距離Ａとは略同一の値となっている。支持シート３２に塗布された接着剤３３の厚みは、微小カプセル３４の直径Ｄと略等しい値である。

この構成は、支持シート３２の片面に接着剤３３を塗布することで実現できる。接着剤３３には、微小カプセル３４が混ぜられている。この製造方法は、例えばインクジェットなどを用いてインクを均一に塗布する技術を利用すれば容易に実現できる。また、このような製造方法を用いれば、短時間で簡易に支持シート３２の面上に微小カプセル３４を塗布することができる。このため、光拡散層４０は容易に、また品質も安定して生産できる。

微小カプセル３４は略球形である。微小カプセル３４中に、分散媒３５と略球形の光拡散粒子３６とが含まれている。微小カプセル３４の外膜は、例えばゼラチン、ゼラチン、アラビアゴムの混合物、ウレタン樹脂、メラミン樹脂および尿素-ホルマリン樹脂など透明な材料で構成される。

分散媒３５は、分散媒３５中で拡散粒子３６が移動しやすい粘性を有する。また、光拡散粒子３６の密度は、分散媒３５中で拡散粒子３６が移動しやすい値に設定されている。光拡散粒子３６は同符号に帯電している。このため、各光拡散粒子３６は反発し、分散媒３５の中で一か所に凝集することは無い。同符号に帯電した光拡散粒子３６は、光拡散層４０に電界が印加された際も、一か所に集まることなく、より均一に分散して移動する。

光拡散粒子３６の大きさは、０．５ミクロン程度から１０ミクロン程度が望ましい。一般に、微小粒子にレーザビームを照射すると、その粒子からは前後、上下、左右と様々な方向に光が発せられる。この光は回折散乱光と呼ばれている。回折散乱光の強さは、光が発せられる方向に一定の光強度分布のパターンを描く。光強度分布のパターンは、粒子の大きさによって様々な形に変化する。粒子径が小さくなるにつれて、側方の光や後方の光が強くなる。側方とは上下左右の方向である。後方とはレーザビームの進行と逆向きの方向である。つまり、光のパタ−ンはまるでマユや瓢箪のような形になってあらゆる方向に広がっていく。

光拡散粒子３６の直径が０．５ミクロンより小さい場合、散乱光の強度分布の内の後方に散乱する割合が無視できない。つまり、スクリーン２０を透過する光量が減り、光の利用効率が低下して表示する画面が暗くなる。一方、直径が１０ミクロン以上の場合、光拡散粒子３６の分散媒３５から受ける抵抗が大きくなり、微小カプセル３４の内部での光拡散粒子３６の動きが低下する。そのため、シンチレーションを低減する効果が十分得られない可能性がある。また、微小カプセル３４の直径が大きくなると、光拡散層４０の厚みが大きくなるため、光の透過率が低下して解像度も低下する。

これらのことから、微小カプセル３４の直径Ｄは２００ミクロン程度以下が望ましい。光拡散粒子３６が微小カプセル３４の内部でランダムに移動すれば、光拡散粒子３６の移動量が２００ミクロン程度であってもシンチレーションの低減効果を得ることができる。これにより、光拡散粒子３６の移動に必要なエネルギを抑え、スクリーン全体の拡散粒子３６の分布むらを抑えてシンチレーションを低減するスクリーンを得ることができる。

図４に示すように、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの間の距離を距離Ａと定義する。また、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの幅をＷｄと定義する。図３では、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの長さが短く表現されている。実際は、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの長さはスクリーン２０の表示部分の横方向あるいは縦方向の長さ以上の値となる。一方距離Ａは、後述の理由から微小カプセル３４の直径程度の値となる。つまり、距離Ａは、数百ミクロンオーダの値となる。したがって、実際の電極のパターンは距離Ａに対し電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの長さは大きくなる。

電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃの間隔は距離Ａの２倍の値となる。また、電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃの間隔は距離Ａの２倍の値となる。電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃおよび電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃをこのような構成にすると、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃと電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃとを交互で平行に配置することができる。なお図３、図４では、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの形状を直線形状としたが、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの幅Ｗｄが等しい幅であれば曲線や三角波形状などの他の形状であっても構わない。

図５に、電極３７および電極３８に印加される電圧のパターンの一例を示す。図５（Ａ）は、電極３７に印加される電圧の時間的変化を示している。縦軸は電圧で横軸は時間である。図５（Ｂ）は、電極３８に印加される電圧の時間的変化を示している。縦軸は電圧で横軸は時間である。

本実施の形態１では、電源５０は電極３７および電極３８に印加する電圧を時間的に変化させる。電極３７および電極３８に印加される電圧は各々異なった波形をしている。例えば、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ_１では、電極３７に電圧Ｖ_１が印加され、電極３８に電圧Ｖ_２が印加されている。電圧Ｖ_２は電圧Ｖ_１より低い電圧である。また、時刻Ｔ_２では、電極３７に電圧Ｖ_２が印加され、電極３８に電圧Ｖ_１が印加されている。つまり、電極３７と電極３８の電位は周期的に逆転するように印加されている。図５の例では、電気回路の電源５０が片電源の場合の例で、電圧Ｖ_２は接地（ＧＮＤ）レベルである。両電源の系では電圧Ｖ_２はマイナス電圧として設定できる。

図６は、時刻Ｔ_１において電極３７および電極３８が発生する基板３１上の電界の状態を示している。電極３７には電圧Ｖ_１が印加され、電極３８には電圧Ｖ_２が印加されている。電圧Ｖ_１は電圧Ｖ_２よりも大きいため、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃから電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃに向かって電界が発生する。

電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの側面の方向から見ると、電界は電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃから放射状に放出され、電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃから放射状に吸収される。印加電圧が相対的に高い電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃが電界の噴出し口である。印加電圧が相対的に低い電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃが電界の吸い込み口である。

図６に示すように、電界は、基板３１上の電極３７，３８が形成された面の法線方向の所定の領域に発生する。所定の領域とは、基板３１の面上から距離Ｈまでの領域である。図６において、この電界が作用する領域を破線で示している。この領域内で、電界は電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃと電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃを結ぶ直線形状または曲線形状となる。光拡散層４０の光拡散粒子３６は、この電界が作用する領域の電界を利用して移動する。従って、距離Ｈの値は、光拡散層４０の厚さＤより大きい値を取ることが望ましい。

図６の上方に、参考として光拡散層４０を示す。距離Ｈの値は、距離Ａの値に依存する。距離Ａの値が大きければ距離Ｈの値は大きくなる。逆に距離Ａの値が小さければ距離Ｈの値は小さくなる。効果的に微小カプセル３４に電界をかけるには、微小カプセル３４の両端に電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃを配置することが有効である。なぜなら、距離Ａを微小カプセル３４の直径Ｄより短く設定すると、電界が基板３１の表面近くに集中して、微小カプセル３４の全体に及ばないからである。つまり、距離Ａの値を微小カプセル３４の直径Ｄとほぼ等しく設定した場合、光拡散層４０は基板３１の電界が作用する領域に配置される。このため、光拡散素子３は効率的に光拡散粒子３６を移動させることができる。従って、距離Ａの値は光拡散層４０の厚さＤとほぼ等しい値に設定することが望ましい。

図７は、時刻Ｔ_２において電極３７および電極３８が発生する基板３１上の電界の状態を示している。図７は、図６に対し電極３７と電極３８に印加される電圧が逆に設定されている。電極３７には電圧Ｖ_２が印加され、電極３８には電圧Ｖ_１が印加される。電圧Ｖ_１は電圧Ｖ_２よりも大きいため、電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃから電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃに向かって電界が発生する。

電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃの側面の方向から見ると、電界は電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃから放射状に放出され、電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃから放射状に吸収される。印加電圧が相対的に高い電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃが電界の噴出し口である。印加電圧が相対的に低い電極３７ａ，３７ｂ，３７ｃが電界の吸い込み口である。

図５に示した印加電圧のパターンに従って、電極３７と電極３８とに電圧を印加すれば、電界の方向は、光拡散層４０の面に対して垂直方向以外の方向となる。電界は、周期的に逆向きに発生する。このため、光拡散粒子３６は微小カプセル３４の中を電界の方向に往復する移動をする。光拡散層４０に入射した光は、光の進行方向に角度をもって移動する光拡散粒子３６により散乱される。シンチレーションは、光の干渉により生じる。光拡散粒子３６の移動により、光の散乱状態も変化するため、シンチレーションのパターンも時間的に変化する。これにより、シンチレーションは低減する。

ここで、光拡散層４０の入射面に対し斜めまたは水平に発生する電界の効果について説明する。特許文献１に開示されているように、光拡散層４０の入射面側と出射面側とに電界を発生する透明な基板３１を配置する。この場合、電界は光拡散素子３の入射面の法線方向に発生する。この電界を垂直電界と呼ぶ。この電界により、光拡散粒子３６は微小カプセル３４の中を光拡散素子３の入射面の法線方向に移動する。

図８は、光拡散層４０に垂直電界を印加した場合の光の入射方向Ｒ、鑑賞者３０の視線の方向Ｓおよび光拡散粒子３６の移動方向Ｍの関係を示している。光拡散粒子３６は、光の入射方向Ｒおよび鑑賞者３０の視線の方向Ｓと平行に移動する。この場合、光の散乱位置が鑑賞者３０の視線の方向Ｓに移動するだけである。そして、その光の散乱位置の移動距離は、微小カプセル３４の直径Ｄ以下である。上述のように、直径Ｄは２００ミクロン程度である。光の散乱位置が鑑賞者３０の視線の方向Ｓに２００ミクロン程度移動しても、光の散乱方向の変化は小さい。このため、シンチレーションのパターンの変化は小さい。

一方、本実施の形態１に係る光拡散素子３は、基板３１を１枚用いる構成である。このため、光拡散層４０にかかる電界は、を光拡散層４０の入射面に対し斜めまたは水平に発生する。

図９は、光拡散層４０に対して斜めに印加された電界の場合の光の入射方向Ｒ、鑑賞者３０の視線の方向Ｓおよび光拡散粒子３６の移動方向Ｍの関係を示している。この電界を斜め電界と呼ぶ。光拡散粒子３６は、光の入射方向および鑑賞者３０の視線Ｓの方向に対して斜めに移動する。つまり、光拡散層４０の入射面に対して垂直に移動する成分以外に、光拡散粒子３６は光拡散層４０の入射面に対して平行に移動する成分を有する。光拡散層４０の入射面に対して平行方向を面内方向と呼ぶ。この場合、光の散乱位置が鑑賞者３０の視線の方向Ｓに対して垂直に移動するので、光の散乱方向の変化は大きい。つまり、シンチレーションのパターンが面内方向に移動するため、シンチレーションのパターンの変化は大きくなる。

以上より、光拡散層４０に斜め電界を印加した場合の方が、垂直電界を印加した場合よりもシンチレーションのパターンが複雑に変化し、シンチレーションを大きく低減できる。また、水平電界は斜め電界に比べさらに効果的にシンチレーションの低減ができる。水平電界とは光拡散層４０の面内方向の電界である。

電極３７，３８に印加する電圧を周期的に変化させる場合、印加電圧の駆動周波数は６０Ｈｚ以上とするのが望ましい。なぜなら、人間の眼にシンチレーションのパターンの変化が認識できないようにするためである。しかし、光拡散粒子３６の直径が小さく、光拡散粒子３６の分散媒３５からの抵抗が小さい場合には、印加電圧の変化に対して光拡散粒子３６の移動が早い。つまり光拡散粒子３６の応答特性が高くなる。このような場合は、印加電圧の駆動周波数を６０Ｈｚ以下とすることも可能である。なお、印加電圧の変化は、同じ極性内での変化と異なる極性間での変化とを含む。異なる極性間での変化とは、印加電圧の正負の符号を切り替えることである。

一方、印加電圧の駆動周波数は、光拡散粒子３６の移動速度からも規定される。駆動周波数の二分の一の周期の間に光拡散粒子３６が微小カプセル３４の直径よりも短い距離を移動するように、駆動周波数は規定される。なぜなら、光拡散粒子３６の移動速度に比べて駆動周期が長いと、多くの光拡散粒子３６が微小カプセル３４の壁面付近で滞留し、移動している光拡散粒子３６の数が減るからである。光拡散粒子３６の移動速度を考慮して駆動周波数を規定することで、相当数の光拡散粒子３６が、常に微小カプセル３４の中を移動して、シンチレーションのパターンを常に変化させることができる。

実施の形態１に係る光拡散素子３は、電界を発生させる透明基板３１を、従来の２枚から１枚に低減している。このことにより、基板３１を透過する光の損失量を半減して、明るい画像を表示するスクリーン２０を得ることができる。基板３１が１枚となることで、光拡散素子３の構成が簡易となり、組立て性が向上する。また、部品点数の削減によりスクリーン２０のコストを低減できる。さらに、発生する電界が鑑賞者３０の視線と異なる方向であるため効果的にシンチレーションを低減できる。

実施の形態２．
実施の形態１に係るスクリーン２０は、電界を発生させる透明な基板３１を１枚備えている。これにより、基板３１で発生する光損失を低減し、明るい画像を表示するスクリーン２０を得ることが可能となった。本発明の実施の形態２に係るスクリーン２１は、光拡散層４０を、基板２３１の発生する電界強度の大きい領域に設置している。強い電界が光拡散層４０にかかるので、光拡散粒子３６はより効率的に移動できる。このため、スクリーン２１は電源５０の印加電圧を低減し消費電力を小さくすることができる。

図１０、図１３、図１５、図１７は、実施の形態２に係る光拡散素子３の部分的な構成図である。図１１、図１４、図１６、図１８は、基板２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄの片方の面上に形成された電極の構成を示す模式的な斜視図である。図１２は、基板２３１ａの上に発生する電界の様子を示す模式図である。実施の形態１で説明したスクリーン２０の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。

図１０に、実施の形態２に係る、光拡散素子３の部分的な構成図を示す。図１０において、基板２３１ａ以外の部品は、実施の形態１の図２に示す構成と同様である。画像光Ｒ_０は、光拡散層４０側から基板２３１ａ側に透過する。画像光Ｒ_０の透過方向は、図１３、図１５および図１７でも同様である。

基板２３１ａは、電極３７ａと電極３８ａとの間、電極３７ａと電極３８ｂとの間、電極３７ｂと電極３８ｂとの間、電極３７ｂと電極３８ｃとの間、電極３７ｃと電極３８ｃとの間に半円筒状の凹部２０６ａを有する。図１０に示すように、凹部の深さは、凹部の最も低い部分から電極３７，３８の厚みの中心位置までの距離がＤ／２となるように設定することが望ましい。このようにすれば、微小カプセル３４の中心の位置と電極３７，３８の中心の位置とが同一の高さとなる。

図１０に示す凹部２０６ａ、図１３に示す凹部２０６ｂおよび図１７に示す凹部２０６ｄは、微小カプセル３４の底部が凹部２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｄの底部に接している。このため、距離Ｄ／２は凹部の最も低い部分から電極３７，３８の厚みの中心位置までの距離となる。しかし、図１５に示す凹部２０６ｃは、微小カプセル３４の底部が凹部２０６ｃの底部に接していない。このため、距離Ｄ／２は微小カプセル３４の最も低い部分から電極３７，３８の厚みの中心位置までの距離となる。

図１１は、基板２３１ａの片方の面上に形成された電極３７，３８の構成を示す模式的な斜視図である。電極３７，３８は、基板２３１ａの面上に形成され、その形状と配置は図３で示した電極３７，３８と同様である。ただし、図３と異なり電極３７は図１１中奥側であり、電極３８は図１１中手前側である。これは、図１４、図１６、図１８でも同様である。

図３で示した基板３１と異なる点は、電極３７と電極３８との間に凹部２０６ａが形成されている点である。凹部２０６ａの円筒形状の曲率は、微小カプセル３４の曲率と同一か若干大きくすることが望ましい。なぜなら、微小カプセル３４を混ぜた接着剤３３を基板２３１ａに塗布した際、微小カプセル３４が凹部２０６ａに一列に並んで配置されるからである。

図１２は、基板２３１ａの上に発生する電界の様子を示す模式図である。電極３７，３８が発生する電界の強度は、電極３７，３８が最も近接した領域で最も強くなる。電極３７，３８は、基板２３１ａの面上に配置されている。したがって、電極３７，３８が配置されている基板２３１ａの面上が最も電界が強い領域となる。

実施の形態１に係る基板３１は、平面形状であるため、発生する電界のうち光拡散層４０側の半分の電界を利用している。この構成では、発生する電界のうち最も強度の高い領域は、微小カプセル３４が基板３１に接している部分である。

実施の形態２に係る基板２３１ａは、凹部２０６ａを設けているため、微小カプセル３４の中心を電界強度の最も強い領域に配置することができる。つまり、図１２に示す直線状の電界は微小カプセル３４の中心を通っている。これにより、低い印加電圧で光拡散粒子３６を移動させることができるため、消費電力を低減することができる。

また、実施の形態２に係る光拡散素子２０３ａでは、発生する電界の方向は、斜め電界の成分が小さく、面内方向の電界の成分が大きい。この電界により、シンチレーションのパターンの変化は大きくなる。

以上より、光拡散素子２０３ａは、少ない電力でもシンチレーションのパターンが大きく変化するため、シンチレーションを効率的に低減できる。

なお、基板２３１の凹部２０６の形状は、半円筒状のみならず、様々な形状でも同様の効果を得ることができる。例えば、図１３および図１４に示す凹部２０６ｂは断面が四角形状の溝である。図１５および図１６に示す凹部２０６ｃは断面が三角形状の溝である。図１７および図１８に示す凹部２０６ｄは断面が台形状の溝である。なお、基板２３１は基板２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄに示す凹部２０６を有する基板を示している。また、凹部２０６は、凹部２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄに示す各種の溝形状を示している。ただし、凹部２０６は、凹部２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄの形状に限るものでは無く、微小カプセル３４を配置することができれば、他の形状でも構わない。

実施の形態２に係る光拡散素子２０３は、基板２３１に凹部２０６を設けて、電界強度の高い領域に光拡散層４０を配置している。これにより、光拡散素子２０３は少ない電力で効果的に光拡散粒子３６を動かすことができる。また、発生する電界の方向は鑑賞者３０の視線の方向Ｓに対して垂直方向の成分が大きい。このため、スクリーン２１は光拡散粒子３６の少ない移動量で効率的にシンチレーションを低減できる。

実施の形態３．
映像投写用スクリーンには、プロジェクションテレビなどで使用される透過型のスクリーン以外に、プロジェクタなどで使用される反射型のスクリーンがある。本実施の形態３に係るスクリーン２２は、反射型のスクリーンである。なお、実施の形態１で説明したスクリーン２０の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。

図１９は反射型のスクリーン２２を用いた場合の、画像投写部１０、スクリーン２２および鑑賞者３０の関係を示した模式図である。透過型のスクリーンと異なり、反射型のスクリーンはフレネルレンズ１およびレンチキュラーレンズ２は用いない。そのため、スクリーン２２は光拡散素子３０３のみの構成となる。なお、画像投写部１０はプロジェクタである。プロジェクタと反射型のスクリーン２２を併せて表示装置１０２としている。

反射型のスクリーン２２は、基板３１の電極３７，３８が配置された面を反射面とすることで作製できる。図２０は、光拡散素子３０３の部分的な構成図である。基板３３１の支持部３３９の光拡散層４０側には光を反射する反射部７０が設けられている。光拡散層４０側から光拡散素子３０３に入射する画像光Ｒ_０は、反射部７０で反射して、光拡散層４０側に進む。光拡散層４０側は、鑑賞者３０の方向である。

従来の電極を有する透明基板を２枚用いるスクリーンの場合、画像光は画像投写部１０側の透明基板を２回透過する。一方、本実施の形態１に係るスクリーン２２の場合、画像光は基板３３１を透過しないため、従来のスクリーンに比べて光の透過率は向上する。また、光拡散層４０を２回透過するため、透過型のスクリーン２０，２１と比較して、シンチレーションを効率的に低減できる。

透過型のスクリーン２０，２１は、スクリーン２０，２１を透過する光の透過率が向上する。また、反射型のスクリーン２２は、光拡散層４０を透過する光の透過率が向上する。このように、スクリーン２０，２１，２２の中を光が透過する際の透過率を光の効率と呼ぶ。スクリーン２０，２１，２２は光の効率が向上するため、明るい画像を表示できる。

なお、上述の各実施の形態においては、「平行」や「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。また、略正方形、略９０度および略平行など「略」または「ほぼ」などの用語をつけた表現を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に例え「略」を記載しない場合であっても製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むものである。また、請求の範囲に「略」を記載した場合は製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを示している。

１ フレネルレンズ、 ２ レンチキュラーレンズ、 ３，２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，３０３ 光拡散素子、 １０ 画像投写部、 ２０，２１，２２ スクリーン、 ３０ 鑑賞者、 ３１，２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄ，３３１ 基板、 ３２ 支持シート、 ３３ 接着剤、 ３４ 微小カプセル、 ３５ 分散媒、 ３６ 光拡散粒子、 ３７，３７ａ、３７ｂ、３７ｃ，３７ｄ，３８，３８ａ、３８ｂ、３８ｃ，３８ｄ 電極、 ３９，２３９ａ，２３９ｂ，２３９ｃ，２３９ｄ，３３９ 支持部、 ４０ 光拡散層、 ５０ 電源、 ２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ 凹部、 ７０ 反射部、 １００，１０１，１０２ 表示装置、 Ａ 電極間の距離、 Ｈ 電界領域の距離、 Ｄ 微小カプセルの直径、 Ｖ_１，Ｖ_２ 電圧、 Ｔ_１，Ｔ_２ 時刻、 Ｓ 視線の方向、 Ｒ 光線の方向、 Ｍ 光拡散粒子の移動方向、 Ｒ_０ 画像光。

Claims (8)

1. 分散媒および光拡散粒子を有する領域を複数に有する光拡散層と、
   前記光拡散層に入射する光線の入射側または出射側のどちらか１つの面に配置され前記領域の境界位置に配置された少なくとも２つ以上の電極を有する基板と
   を備える映像投写用スクリーン。
2. 前記基板は隣接する前記電極の間に凹部を有し、前記電極は前記光拡散層の厚み方向の略中央に位置することを特徴とする請求項１に記載の映像投写用スクリーン。
3. 前記電極は対向して交互に配置された第１の電極および第２の電極で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の映像投写用スクリーン。
4. 前記第１の電極および前記第２の電極に印加される電圧は、互いに１８０度位相がずれた周期的であることを特徴とする請求項３に記載の映像投写用スクリーン。
5. 前記第１の電極および前記第２の電極に印加される電圧は、交互に印加されることを特徴とする請求項３に記載の映像投写用スクリーン。
6. 前記電極に印加される電圧は、前記光拡散粒子の領域内での平均移動距離が隣接する前記第１の電極と前記第２の電極との距離の半分以下となるように印加されることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
7. 前記領域は、微小カプセルであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーン。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の映像投写用スクリーンを備える表示装置。

Images