JP2014119607A - 透過型スクリーン、背面投射型表示装置、多画面表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】明るく、コントラストの高い、良好な映像を表示でき、省スペース化できる透過型スクリーン、背面投射型表示装置、多画面表示装置を提供する。
【解決手段】透過型スクリーン１０は、略三角柱状の単位プリズム１１１が複数配列されて形成されたプリズム層１１と、これよりも出光側に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部１２３とを備え、単位プリズム１１１は、一方の面１１１ａ（又は１１１ｂ）から入射した光の少なくとも一部を他方の面１１１ｂ（又は１１１ａ）で全反射してスクリーン面の法線方向へ偏向し、単位プリズム１１１の配列方向におけるプリズム層１１の中央の領域Ａでは、配列方向の一方側から投射された光Ｌ１と、他方側から投射された光Ｌ２とが、同一の単位プリズム１１１に入射して、スクリーン面の略法線方向へ偏向されて観察者側へ向かうものとし、これを備える背面投射型表示装置１及び多画面表示装置Ｍ１とした。
【選択図】図１
【解決手段】透過型スクリーン１０は、略三角柱状の単位プリズム１１１が複数配列されて形成されたプリズム層１１と、これよりも出光側に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部１２３とを備え、単位プリズム１１１は、一方の面１１１ａ（又は１１１ｂ）から入射した光の少なくとも一部を他方の面１１１ｂ（又は１１１ａ）で全反射してスクリーン面の法線方向へ偏向し、単位プリズム１１１の配列方向におけるプリズム層１１の中央の領域Ａでは、配列方向の一方側から投射された光Ｌ１と、他方側から投射された光Ｌ２とが、同一の単位プリズム１１１に入射して、スクリーン面の略法線方向へ偏向されて観察者側へ向かうものとし、これを備える背面投射型表示装置１及び多画面表示装置Ｍ１とした。
【選択図】図１
Description
本発明は、透過型スクリーン、これを備える背面投射型表示装置及び多画面表示装置に関するものである。
従来、背面投射型表示装置を用いた多画面表示装置は、様々に開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
このような多画面表示装置では、各映像源から投射された映像間のつなぎ目を目立たなくするために、例えば、エッジブレンディングという処理が広く知られている（例えば、特許文献２参照）。これは、映像のつなぎ目近傍となる領域は、つなぎ目を含む複数の映像を所定の幅だけ重複させ、重複領域の映像の明るさを調整することにより、映像のつなぎ目を目立ちにくくするものである。
このような多画面表示装置では、各映像源から投射された映像間のつなぎ目を目立たなくするために、例えば、エッジブレンディングという処理が広く知られている（例えば、特許文献２参照）。これは、映像のつなぎ目近傍となる領域は、つなぎ目を含む複数の映像を所定の幅だけ重複させ、重複領域の映像の明るさを調整することにより、映像のつなぎ目を目立ちにくくするものである。
上述のような背面投射型表示装置及び多画面表示装置等において、明るくコントラストの高い良好な映像を表示することは、常々求められていることである。また、より奥行きの小さい背面投射型表示装置及び多画面表示装置とすることも、要求されている。
前述の特許文献１，２には、上述のような良好な映像を表示する手法や省スペース化等に関しては、一切開示されていない。
前述の特許文献１，２には、上述のような良好な映像を表示する手法や省スペース化等に関しては、一切開示されていない。
本発明の課題は、明るく、コントラストの高い、良好な映像を表示でき、省スペース化できる透過型スクリーン、背面投射型表示装置、多画面表示装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、背面側から投射された映像光を観察者側へ透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、映像光（Ｌ１，Ｌ２）の入光側の面に、入光側に凸となる略三角柱状の単位光学要素（１１１）が、１方向に複数配列されて形成された偏向光学層（１１）と、前記偏向光学層よりも出光側に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部（１２３，１５）と、を備え、前記単位光学要素は、一方の斜面（１１１ａ，１１１ｂ）から入射した光の少なくとも一部を他方の斜面（１１１ｂ，１１１ａ）で全反射して出光側の所定の方向へ偏向し、前記単位光学要素の配列方向における前記偏向光学層の一部の領域では、前記配列方向の一方側から投射された光（Ｌ１）と、前記配列方向の他方側から投射された光（Ｌ２）とが、同一の単位光学要素に入射し、略同一方向に偏向されて観察者側へ向かうこと、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、前記一部の領域内の前記配列方向の一方側及び他方側から投射された光のスクリーン面に対する入射角度が等しい点（Ｔ３）においては、前記単位光学要素（１１１）の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面での前記単位光学要素の断面形状は、略二等辺三角形状であること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記光吸収部（１５）は、前記偏向光学層（１１）で偏向された光が透過しない領域に形成されること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記偏向光学層（１１）よりも出光側に、光を透過する光透過部（１２２）と前記光吸収部（１２３）とがスクリーン面に沿って交互に配置された光制御層（１２）を備え、前記光吸収部は、前記光吸収部及び前記光透過部の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面における断面形状が、出光側に向けて寸法が大きくなる楔形形状であり、前記光吸収部の屈折率は、光透過部の屈折率よりも小さいこと、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型スクリーン（１０）において、光を拡散する作用を有する光拡散層（１３）を備えること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の透過型スクリーン（１０）と、前記透過型スクリーンよりも背面側に位置し、前記単位光学要素（１１１）の配列方向の一方側及び他方側からそれぞれ映像光（Ｌ１，Ｌ２）を照射する２つの映像源（ＬＳ１，ＬＳ２）と、を備える背面投射型表示装置（１）である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の背面投射型表示装置（１）を複数備え、各前記透過型スクリーン（１０）の表示画面が隣接するように複数配列した多画面表示装置（Ｍ１）である。
請求項１の発明は、背面側から投射された映像光を観察者側へ透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、映像光（Ｌ１，Ｌ２）の入光側の面に、入光側に凸となる略三角柱状の単位光学要素（１１１）が、１方向に複数配列されて形成された偏向光学層（１１）と、前記偏向光学層よりも出光側に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部（１２３，１５）と、を備え、前記単位光学要素は、一方の斜面（１１１ａ，１１１ｂ）から入射した光の少なくとも一部を他方の斜面（１１１ｂ，１１１ａ）で全反射して出光側の所定の方向へ偏向し、前記単位光学要素の配列方向における前記偏向光学層の一部の領域では、前記配列方向の一方側から投射された光（Ｌ１）と、前記配列方向の他方側から投射された光（Ｌ２）とが、同一の単位光学要素に入射し、略同一方向に偏向されて観察者側へ向かうこと、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、前記一部の領域内の前記配列方向の一方側及び他方側から投射された光のスクリーン面に対する入射角度が等しい点（Ｔ３）においては、前記単位光学要素（１１１）の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面での前記単位光学要素の断面形状は、略二等辺三角形状であること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記光吸収部（１５）は、前記偏向光学層（１１）で偏向された光が透過しない領域に形成されること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記偏向光学層（１１）よりも出光側に、光を透過する光透過部（１２２）と前記光吸収部（１２３）とがスクリーン面に沿って交互に配置された光制御層（１２）を備え、前記光吸収部は、前記光吸収部及び前記光透過部の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面における断面形状が、出光側に向けて寸法が大きくなる楔形形状であり、前記光吸収部の屈折率は、光透過部の屈折率よりも小さいこと、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型スクリーン（１０）において、光を拡散する作用を有する光拡散層（１３）を備えること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の透過型スクリーン（１０）と、前記透過型スクリーンよりも背面側に位置し、前記単位光学要素（１１１）の配列方向の一方側及び他方側からそれぞれ映像光（Ｌ１，Ｌ２）を照射する２つの映像源（ＬＳ１，ＬＳ２）と、を備える背面投射型表示装置（１）である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の背面投射型表示装置（１）を複数備え、各前記透過型スクリーン（１０）の表示画面が隣接するように複数配列した多画面表示装置（Ｍ１）である。
本発明によれば、明るく、コントラストの高い、良好な映像を表示でき、省スペース化できる透過型スクリーン、背面投射型表示装置、多画面表示装置を提供できるという効果を奏する。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、シート状等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
また、本明細書中において、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、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
また、シート状等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
また、本明細書中において、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、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
（実施形態）
図１は、本実施形態の背面投射型表示装置１を説明する図である。図１（ａ）は、背面投射型表示装置１の斜面図、図１（ｂ）は、背面投射型表示装置１の側面図である。
図２は、本実施系形態の多画面表示装置Ｍ１を説明する図である。
図１に示すように、背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０と、映像源ＬＳ１，ＬＳ２とを備えており、透過型スクリーン１０の背面側に位置する映像源ＬＳ１，ＬＳ２から投射された映像光Ｌ１，Ｌ２を観察者側へ透過して、映像をその画面に表示している。
図１は、本実施形態の背面投射型表示装置１を説明する図である。図１（ａ）は、背面投射型表示装置１の斜面図、図１（ｂ）は、背面投射型表示装置１の側面図である。
図２は、本実施系形態の多画面表示装置Ｍ１を説明する図である。
図１に示すように、背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０と、映像源ＬＳ１，ＬＳ２とを備えており、透過型スクリーン１０の背面側に位置する映像源ＬＳ１，ＬＳ２から投射された映像光Ｌ１，Ｌ２を観察者側へ透過して、映像をその画面に表示している。
図２に示すように、多画面表示装置Ｍ１は、複数の背面投射型表示装置１が、透過型スクリーン１０の表示画面を隣接させて配列されて形成される。本実施形態では、多画面表示装置Ｍ１は、３つの背面投射型表示装置１を画面左右方向（水平方向）へ連接して配置して形成される例を挙げて説明するが、その連接される方向や数は、適宜自由に設定してよい。
また、この背面投射型表示装置１は、１台のみで一般的な表示装置として使用することも可能である。さらに、背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０を保持し、その内部に映像源ＬＳ１、ＬＳ２を配置可能な不図示の筐体部を備えるが、図１等では、理解を容易にするために、筐体部の形状等は示していない。
また、この背面投射型表示装置１は、１台のみで一般的な表示装置として使用することも可能である。さらに、背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０を保持し、その内部に映像源ＬＳ１、ＬＳ２を配置可能な不図示の筐体部を備えるが、図１等では、理解を容易にするために、筐体部の形状等は示していない。
図１に示すように、本実施形態の背面投射型表示装置１では、透過型スクリーン１０は、使用状態において、その長辺方向が画面上下方向に平行であり、短辺方向が画面左右方向に平行な略矩形状であり、映像源ＬＳ１，ＬＳ２は、透過型スクリーン１０の背面側であって、画面上下方向の下方、及び、上方に位置し、透過型スクリーン１０に対して、画面上下方向において斜め方向から照射する。
この映像源ＬＳ１，ＬＳ２としては、汎用の短焦点型プロジェクタを用いることができる。映像源ＬＳ１，ＬＳ２は、透過型スクリーン１０に対する映像光の投射角度が大きく、透過型スクリーン１０のスクリーン面に直交する方向（奥行き方向）における距離は、従来の汎用プロジェクタ等に比べて大幅に短い。
この映像源ＬＳ１，ＬＳ２としては、汎用の短焦点型プロジェクタを用いることができる。映像源ＬＳ１，ＬＳ２は、透過型スクリーン１０に対する映像光の投射角度が大きく、透過型スクリーン１０のスクリーン面に直交する方向（奥行き方向）における距離は、従来の汎用プロジェクタ等に比べて大幅に短い。
ここで、画面上下方向において、上方側には、映像源ＬＳ２からの映像光Ｌ２が到達し、下方側には、映像源ＬＳ１からの映像光Ｌ１が到達する。また、画面上下方向の中央となる領域Ａでは、映像源ＬＳ１，ＬＳ２からの映像光Ｌ１，Ｌ２の双方が到達する。
映像源ＬＳ１，ＬＳ２は、不図示の制御部により、領域Ａに到達する光の明るさ等が制御され、エッジブレンディング処理が施されている。従って、この透過型スクリーン１０は、領域Ａと領域Ｂ１，Ｂ２との明るさの差が殆ど無く、明るさの均一性の高い映像を表示できる。
映像源ＬＳ１，ＬＳ２は、不図示の制御部により、領域Ａに到達する光の明るさ等が制御され、エッジブレンディング処理が施されている。従って、この透過型スクリーン１０は、領域Ａと領域Ｂ１，Ｂ２との明るさの差が殆ど無く、明るさの均一性の高い映像を表示できる。
図１（ｂ）に示すように、透過型スクリーン１０と映像源ＬＳ１，ＬＳ２との奥行き方向の距離がＳ１であり、透過型スクリーン１０の下端、上端から映像源ＬＳ１，ＬＳ２までの画面上下方向における距離がＳ２である。
また、画面上下方向における領域Ａの寸法がＳ３、領域Ｂ１、Ｂ２の寸法がそれぞれＳ４，Ｓ５である。
また、画面上下方向における領域Ａの寸法がＳ３、領域Ｂ１、Ｂ２の寸法がそれぞれＳ４，Ｓ５である。
図３は、本実施形態の透過型スクリーン１０の層構成を説明する図である。
図３では、透過型スクリーン１０の画面上下方向に平行であってスクリーン面に直交する断面の一部を拡大して示している。ここで、スクリーン面とは、透過型スクリーン１０全体として見たときにおける、透過型スクリーン１０の平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。本実施形態において、このスクリーン面は、透過型スクリーン１０の画面（表示面）に平行であり、スクリーン面に直交する方向は、透過型スクリーン１０の厚み方向に平行であるとする。
図３に示すように、透過型スクリーン１０は、その厚み方向において、入光側から順に、プリズム層１１、光制御層１２、光拡散層１３を備え、接合層１４で適宜一体に積層されている。
図３では、透過型スクリーン１０の画面上下方向に平行であってスクリーン面に直交する断面の一部を拡大して示している。ここで、スクリーン面とは、透過型スクリーン１０全体として見たときにおける、透過型スクリーン１０の平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。本実施形態において、このスクリーン面は、透過型スクリーン１０の画面（表示面）に平行であり、スクリーン面に直交する方向は、透過型スクリーン１０の厚み方向に平行であるとする。
図３に示すように、透過型スクリーン１０は、その厚み方向において、入光側から順に、プリズム層１１、光制御層１２、光拡散層１３を備え、接合層１４で適宜一体に積層されている。
プリズム層１１は、単位プリズム１１１が複数配列された光学形状部１１２と、プリズム基材部１１３とを有している。
光学形状部１１２は、入光側（背面側）の面に、入光側に凸となる単位プリズムが複数配列されて形成されている。
この単位プリズム１１１は、略三角柱状であり、画面左右方向を長手方向（稜線方向）とし、画面上下方向に配列されている。
光学形状部１１２は、入光側（背面側）の面に、入光側に凸となる単位プリズムが複数配列されて形成されている。
この単位プリズム１１１は、略三角柱状であり、画面左右方向を長手方向（稜線方向）とし、画面上下方向に配列されている。
図４は、本実施形態の単位プリズム１１１を説明する図である。図４では、画面上下方向に平行であってスクリーン面に直交する断面での光学形状部１１２の断面形状を示しており、図４（ａ）は、領域Ｂ２での単位プリズム１１１を示し、図４（ｂ）は、領域Ａでの単位プリズム１１１を示し、図４（ｃ）は、領域Ｂ１での単位プリズム１１１を示している。
単位プリズム１１１において、画面上下方向上側に位置する面１１１ａ，下側に位置する面１１１ｂを備えている。
単位プリズム１１１において、画面上下方向上側に位置する面１１１ａ，下側に位置する面１１１ｂを備えている。
図４（ａ）に示すように、領域Ｂ２の単位プリズム１１１では、映像源ＬＳ２から投射された映像光Ｌ２は、面１１１ａに入射し、面１１１ａから入射した映像光Ｌ２の少なくとも一部が面１１１ｂで全反射する。単位プリズム１１１のこのような作用により、映像光Ｌ２は、略スクリーン面に直交する方向である略正面方向へ偏向され、出光側（観察者側）へ向かう。従って、領域Ｂ２では、面１１１ａが入射面であり、面１１１ｂが全反射面となる。
また、図４（ｃ）に示すように、領域Ｂ１の単位プリズム１１１では、映像源ＬＳ１から投射された映像光Ｌ１は、面１１１ｂに入射し、面１１１ｂから入射した映像光Ｌ１の少なくとも一部が面１１１ａで全反射する。単位プリズム１１１のこのような作用により、映像光Ｌ１は、略正面方向へ偏向され、出光側へ向かう。従って、領域Ｂ１では、面１１１ｂが入射面であり、面１１１ａが全反射面となる。
また、図４（ｃ）に示すように、領域Ｂ１の単位プリズム１１１では、映像源ＬＳ１から投射された映像光Ｌ１は、面１１１ｂに入射し、面１１１ｂから入射した映像光Ｌ１の少なくとも一部が面１１１ａで全反射する。単位プリズム１１１のこのような作用により、映像光Ｌ１は、略正面方向へ偏向され、出光側へ向かう。従って、領域Ｂ１では、面１１１ｂが入射面であり、面１１１ａが全反射面となる。
次に、図４（ｂ）に示すように、映像源ＬＳ１，ＬＳ２から投射された映像光Ｌ１，Ｌ２が到達する領域Ａでは、映像源ＬＳ２からの映像光Ｌ２に対しては、面１１１ａが、映像光Ｌ２が入射する入射面となり、面１１１ｂが、入射面から入射した映像光Ｌ２の少なくとも一部を全反射する全反射面となる。そして、面１１１ｂで全反射した映像光Ｌ１は、略正面方向へ偏向され、出光側へ向かう。
また、領域Ａでは、映像源ＬＳ１からの映像光に対しては、面１１１ｂが、映像光Ｌ１が入射する入射面となり、面１１１ａが、入射面から入射した映像光Ｌ１の少なくとも一部を全反射する全反射面となる。そして、面１１１ａで全反射した映像光Ｌ１は、略正面方向へ偏向され、出光側へ向かう。
従って、領域Ａに位置する単位プリズム１１１は、その配列方向の一方側に位置する映像源ＬＳ１からの映像光Ｌ１と、他方側に位置する映像源ＬＳ２からの映像光Ｌ２とを、いずれも、略正面方向へ、即ち、略同一の方向へ偏向する作用を有している。
また、領域Ａでは、映像源ＬＳ１からの映像光に対しては、面１１１ｂが、映像光Ｌ１が入射する入射面となり、面１１１ａが、入射面から入射した映像光Ｌ１の少なくとも一部を全反射する全反射面となる。そして、面１１１ａで全反射した映像光Ｌ１は、略正面方向へ偏向され、出光側へ向かう。
従って、領域Ａに位置する単位プリズム１１１は、その配列方向の一方側に位置する映像源ＬＳ１からの映像光Ｌ１と、他方側に位置する映像源ＬＳ２からの映像光Ｌ２とを、いずれも、略正面方向へ、即ち、略同一の方向へ偏向する作用を有している。
図４に示すように、単位プリズム１１１の配列ピッチはＰ１であり、頂角はβであり、面１１１ａがスクリーン面に平行な面となす角度はα、面１１１ｂがスクリーン面に平行な面となす角度はγである。
単位プリズムの角度α，γは、単位プリズム１１１の配列方向、即ち、画面上下方向に沿って次第に変化している。角度αは、画面上下方向に沿って、領域Ｂ２の透過型スクリーン１０の外周端となる点Ｔ２（図１（ｂ）参照）から、領域Ｂ１の透過型スクリーン１０の外周端となる点Ｔ１（図１（ｂ）参照）側に向かうにつれて（上側から下側へ向かうにつれて）、次第に大きくなっている。また、角度γは、画面上下方向に沿って点Ｔ２から点Ｔ１へ（上側から下側へ）向かうにつれて、次第に小さくなっている。
単位プリズムの角度α，γは、単位プリズム１１１の配列方向、即ち、画面上下方向に沿って次第に変化している。角度αは、画面上下方向に沿って、領域Ｂ２の透過型スクリーン１０の外周端となる点Ｔ２（図１（ｂ）参照）から、領域Ｂ１の透過型スクリーン１０の外周端となる点Ｔ１（図１（ｂ）参照）側に向かうにつれて（上側から下側へ向かうにつれて）、次第に大きくなっている。また、角度γは、画面上下方向に沿って点Ｔ２から点Ｔ１へ（上側から下側へ）向かうにつれて、次第に小さくなっている。
従って、画面上下方向上側の領域Ｂ２では、α＜γとなる。また、画面上下方向中央の領域Ａでは、角度αと角度γとが略等しく、特に、領域Ａ内の映像源ＬＳ１，ＬＳ２からの映像光Ｌ１，Ｌ２のスクリーン面への入射角度が等しくなる点Ｔ３（スクリーン画面の画面上下方向の中央：図１（ｂ）参照）に位置する単位プリズム１１１では、α＝γとなる。また、画面上下方向下側の領域Ｂ１では、α＞γとなる。
このような形態とすることにより、映像源ＬＳ１，ＬＳ２からの光を、効率よく観察者側へ向けることができる。
このような形態とすることにより、映像源ＬＳ１，ＬＳ２からの光を、効率よく観察者側へ向けることができる。
なお、本実施形態では、配列ピッチＰ１及び頂角βが一定である例を示したが、これに限らず、配列方向に沿って変化していてもよい。また、角度α，γの単位プリズム１１１の配列方向における変化は、段階的な変化としてもよい。
このプリズム層１１は、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や、電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂を用いて形成される。なお、これに限らず、例えば、熱可塑性樹脂等により形成してもよい。
このプリズム層１１は、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や、電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂を用いて形成される。なお、これに限らず、例えば、熱可塑性樹脂等により形成してもよい。
図５は、本実施形態の単位プリズム１１１の角度α及び角度γについて説明する図である。図５では、単位プリズム１１１の配列方向（画面上下方向）に平行であってスクリーン面に直交する断面における断面を拡大して模式的に示しており、図５（ａ）は、領域Ｂ１，図５（ｂ）は、領域Ｂ２における単位プリズム１１１を示している。図５中に破線で示す直線Ｆは、単位プリズム１１１の配列方向（画面上下方向）に平行であってスクリーン面に直交する断面におけるスクリーン面に平行な面を示している。
図５（ａ）に示すように、領域Ｂ１において、単位プリズム１１１の面１１１ｂに入射する映像光Ｌ１が、スクリーン面の法線方向へ出射されるためには、以下の式１を満たすことが必要である。
式１：１８０°−２×α−γ−ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎ（θ１−γ））／Ｎ）＝０
上記式１において、Ｎは、単位プリズム１１１の屈折率であり、θ１は、その単位プリズム１１１に入射する映像光Ｌ１の映像源ＬＳ１からの投射角（スクリーン面への入射角）である。
図５（ａ）に示すように、領域Ｂ１において、単位プリズム１１１の面１１１ｂに入射する映像光Ｌ１が、スクリーン面の法線方向へ出射されるためには、以下の式１を満たすことが必要である。
式１：１８０°−２×α−γ−ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎ（θ１−γ））／Ｎ）＝０
上記式１において、Ｎは、単位プリズム１１１の屈折率であり、θ１は、その単位プリズム１１１に入射する映像光Ｌ１の映像源ＬＳ１からの投射角（スクリーン面への入射角）である。
また、同様に、領域Ｂ２において、単位プリズム１１１の面１１１ａに入射する映像光Ｌ２が、スクリーン面の法線方向へ出射されるためには、以下の式２を満たすことが必要である。
式２：１８０°−２×γ−α−ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎ（θ２−α））／Ｎ）＝０
上記式２において、Ｎは、単位プリズム１１１の屈折率であり、θ２は、その単位プリズム１１１に入射する映像光Ｌ２の映像源ＬＳ２からの投射角（スクリーン面への入射角）である。
領域Ｂ１，Ｂ２では、各式１，２に基づいて、投射角θ１，θ２に応じた角度α，γを適宜設定することができる。
式２：１８０°−２×γ−α−ａｒｃｓｉｎ（（ｓｉｎ（θ２−α））／Ｎ）＝０
上記式２において、Ｎは、単位プリズム１１１の屈折率であり、θ２は、その単位プリズム１１１に入射する映像光Ｌ２の映像源ＬＳ２からの投射角（スクリーン面への入射角）である。
領域Ｂ１，Ｂ２では、各式１，２に基づいて、投射角θ１，θ２に応じた角度α，γを適宜設定することができる。
ここで、領域Ｂ１，Ｂ２では、角度α，γを含む式は１つであるが、変数は２つ（α，γ）である。仮に、頂角βを一定とした場合には、（α＋γ）が一定となるので、角度α，γをより容易に設定することができる。また、角度βを一定とした場合には、単位プリズム１１１を賦形する成形型（金型）の切削作業において、１つの単位プリズム１１１を賦形する凹型を１種類のバイトによって容易に作製でき、容易にかつ低コストで成形型を作製できる。なお、これに限らず、頂角βは配列方向に沿って変化する形態としてもよい。
一方、領域Ａでは、映像源ＬＳ１，ＬＳ２から投射された映像光Ｌ１，Ｌ２が、それぞれ単位プリズム１１１の面１１１ｂ，１１１ａに入射する。そのため、領域Ａでは、上記式１及び式２をいずれも満たすことが必要である。このとき、領域Ａでは式が２つで変数が２つ（α，γ）なので、投射角θ１，θ２に応じて、この２式を満たすα，γを算出することが可能である。
プリズム基材部１１３は、プリズム層１１のベース（基材）となる部分である。
このプリズム基材部１１３は、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いることができる。プリズム基材部１１３に用いられる樹脂としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）や、ＭＢＳ（メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＭＳ（メタクリル酸メチル・スチレン）樹脂、アクリル系樹脂であるが、これに限らず、適宜選択して使用してよい。
プリズム基材部１１３は、その屈折率が光学形状部１１２と同等、若しくは、光学形状部１１２との屈折率差が非常に小さいことが好ましい。
このプリズム基材部１１３は、スクリーンの画面サイズにもよるが、その厚さを約５０〜２５０μｍとすることができる。
このプリズム基材部１１３は、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いることができる。プリズム基材部１１３に用いられる樹脂としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）や、ＭＢＳ（メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＭＳ（メタクリル酸メチル・スチレン）樹脂、アクリル系樹脂であるが、これに限らず、適宜選択して使用してよい。
プリズム基材部１１３は、その屈折率が光学形状部１１２と同等、若しくは、光学形状部１１２との屈折率差が非常に小さいことが好ましい。
このプリズム基材部１１３は、スクリーンの画面サイズにもよるが、その厚さを約５０〜２５０μｍとすることができる。
図３に戻って、光制御層１２は、プリズム層１１よりも出光側に配置される層であり、基材部１２１、光透過部１２２、光吸収部１２３を備えている。本実施形態では、光制御層１２は、プリズム層１１の出光側に、接合層１４を介して、一体に積層されている。
図６は、本実施形態の光制御層１２を説明する図である。図６では、画面上下方向に平行であってスクリーン面に直交する断面の一部を拡大して示している。
基材部１２１は、この光制御層１２のベース（基材）となる部分である。この基材部１２１は、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いることができる。基材部１２１に用いられる樹脂としては、ＰＥＴ樹脂、ＰＣや、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられるが、これに限らず、適宜選択して使用してよい。
基材部１２１は、その屈折率が光透過部１２２と同等、若しくは、光透過部１２２との屈折率差が非常に小さいことが好ましい。
基材部１２１は、スクリーンの画面サイズにもよるが、その厚さを約５０〜２５０μｍとすることができる。
図６は、本実施形態の光制御層１２を説明する図である。図６では、画面上下方向に平行であってスクリーン面に直交する断面の一部を拡大して示している。
基材部１２１は、この光制御層１２のベース（基材）となる部分である。この基材部１２１は、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いることができる。基材部１２１に用いられる樹脂としては、ＰＥＴ樹脂、ＰＣや、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられるが、これに限らず、適宜選択して使用してよい。
基材部１２１は、その屈折率が光透過部１２２と同等、若しくは、光透過部１２２との屈折率差が非常に小さいことが好ましい。
基材部１２１は、スクリーンの画面サイズにもよるが、その厚さを約５０〜２５０μｍとすることができる。
光透過部１２２は、基材部１２１の出光側に複数配列されて形成されている。
光透過部１２２は、略多角柱状であって、画面左右方向を長手方向（稜線方向）とし、画面上下方向に配列されている。図６に示すように、本実施形態では、光透過部１２２の配列方向（画面上下方向）に平行であってスクリーン面に直交する断面での光透過部１２２の断面形状は、略台形形状であり、出光側の寸法が、入光側の寸法よりも小さい形態となっている。
光透過部１２２は、基材部１２１の出光側の面に、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよいし、熱可塑性樹脂等により基材部１２１と一体に形成してもよい。
光透過部１２２は、略多角柱状であって、画面左右方向を長手方向（稜線方向）とし、画面上下方向に配列されている。図６に示すように、本実施形態では、光透過部１２２の配列方向（画面上下方向）に平行であってスクリーン面に直交する断面での光透過部１２２の断面形状は、略台形形状であり、出光側の寸法が、入光側の寸法よりも小さい形態となっている。
光透過部１２２は、基材部１２１の出光側の面に、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよいし、熱可塑性樹脂等により基材部１２１と一体に形成してもよい。
光吸収部１２３は、配列された光透過部１２２間に形成され、光を吸収する作用を有する部分である。光吸収部１２３の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面での光吸収部１２３の断面形状は、楔形形状である。楔形形状とは、一方の端部の幅が広く、他方に向けて次第に幅が狭くなる形状をいい、三角形形状や台形形状等を含む。
本実施形態では、図６に示すように、光吸収部１２３の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面での光吸収部１２３の断面形状は、略台形形状であり、出光側の寸法が入光側の寸法よりも大きい形態となっている。なお、これに限らず、光吸収部１２３は、上記断面形状が入光側を頂点とする略三角形形状である形態としてもよい。
本実施形態では、図６に示すように、光吸収部１２３の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面での光吸収部１２３の断面形状は、略台形形状であり、出光側の寸法が入光側の寸法よりも大きい形態となっている。なお、これに限らず、光吸収部１２３は、上記断面形状が入光側を頂点とする略三角形形状である形態としてもよい。
光吸収部１２３は、光吸収材等を含有した光透過性を有する樹脂を、光透過部１２２間の谷部にワイピング（スキージング）して充填し、硬化させる等して形成される。
光吸収部１２３に用いられる光透過性を有する樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が好適に用いられる。
また、光吸収部１２３に用いられる光吸収材は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材であり、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、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等である。顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂製や、ＰＣ樹脂製、ＰＥ樹脂製、ＰＳ樹脂製、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等により形成されたものを用いることができる。
本実施形態の光吸収部１２３の屈折率は、光透過部１２２の屈折率よりも小さい。従って、光吸収部１２３に用いられる光透過性を有する樹脂は、光透過部１２２を形成する樹脂よりも屈折率が小さいものを用いている。
光吸収部１２３に用いられる光透過性を有する樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が好適に用いられる。
また、光吸収部１２３に用いられる光吸収材は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材であり、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、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等である。顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂製や、ＰＣ樹脂製、ＰＥ樹脂製、ＰＳ樹脂製、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等により形成されたものを用いることができる。
本実施形態の光吸収部１２３の屈折率は、光透過部１２２の屈折率よりも小さい。従って、光吸収部１２３に用いられる光透過性を有する樹脂は、光透過部１２２を形成する樹脂よりも屈折率が小さいものを用いている。
図６に示すように、光透過部１２２（光吸収部１２３）の配列ピッチがＰ２であり、光透過部１２２の厚みがＤ２であり、光透過部１２２の配列方向における光透過部１２２の上底の寸法がＷ１であり、配列方向における光吸収部１２３の下底の寸法がＷ２であり、上底の寸法がＷ３である。また、透過型スクリーン１０の厚み方向における光吸収部１２３の寸法がＨ２であり、光透過部１２２と光吸収部１２３との界面が、透過型スクリーン１０の厚み方向となす角度がθである。この角度θは、図６に示す断面において、スクリーン面の略法線方向からの光が光透過部１２２と光吸収部１２３との界面に入射する場合、その入射角が臨界角以上となるように設定される。この角度θは、約３°〜１０°とすることが好ましい。
図６に示すように、本実施形態の光透過部１２２には、プリズム層１１により正面方向（スクリーン面の法線方向）に偏向された映像光Ｌ３が入射する。ここで、映像光Ｌ３の一部は、そのまま光透過部１２２の出光側の面から出射する。また、映像光Ｌ３の一部は、光吸収部１２３と光透過部１２２との界面に入射する。このとき、上述のように、光吸収部１２３の屈折率が光透過部１２２の屈折率よりも低く、光吸収部１２３と光透過部１２２との界面への映像光Ｌ３の入射角が臨界角以上となるので、界面に入射した映像光Ｌ３は、その界面で全反射して、光透過部１２２の出光側の面から出射する。
従って、光制御層１２は、映像光Ｌ３の一部を、光透過部１２２及び光吸収部１２３の配列方向（画面上下方向）において、拡散することができる。また、映像光Ｌ３の一部を全反射させるので、反射損失を抑え、映像の明るさを維持できる。
従って、光制御層１２は、映像光Ｌ３の一部を、光透過部１２２及び光吸収部１２３の配列方向（画面上下方向）において、拡散することができる。また、映像光Ｌ３の一部を全反射させるので、反射損失を抑え、映像の明るさを維持できる。
さらに、スクリーン面の法線方向に対して、映像光Ｌ３よりも大きな角度をなす光、例えば、透過型スクリーン１０内で生じた迷光や、観察者側上方から入射する外光Ｇ等は、光吸収部１２３と光透過部１２２との界面に対する入射角が映像光Ｌ３よりも小さく、臨界角未満の角度で入射する。従って、これらの不要な迷光や外光Ｇは、光吸収部１２３で吸収される。よって、映像のコントラストや鮮明さを高めることができる。
なお、本実施形態では、光透過部１２２及び光吸収部１２３が、画面上下方向に配列されている例を示したが、これに限らず、使用環境や所望する光学性能等に応じて、画面左右方向に配列される形態としてもよい。
なお、本実施形態では、光透過部１２２及び光吸収部１２３が、画面上下方向に配列されている例を示したが、これに限らず、使用環境や所望する光学性能等に応じて、画面左右方向に配列される形態としてもよい。
図３に戻って、光拡散層１３は、光を拡散する作用を有する層である。
本実施形態の光拡散層１３は、粒子状の光拡散材を含有する光透過性を有する樹脂製のシート状の部材であり、光制御層１２の出光側に、接合層１４を介して一体に積層されている。
光拡散層１３の母材となる樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等を用いることができる。
光拡散層１３に含有される光拡散材としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーであり、特に、透明度の高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、例えば、メラミン樹脂製、アクリル樹脂製、ＡＳ樹脂製、ＰＣ樹脂製等のものが挙げられる。また、シリコン系ビーズも光拡散材として使用可能である。さらに、所望する拡散性能等に合わせて、これらの光拡散材を適宜選択し、所定の割合で組み合わせる等してよい。
本実施形態の光拡散層１３は、粒子状の光拡散材を含有する光透過性を有する樹脂製のシート状の部材であり、光制御層１２の出光側に、接合層１４を介して一体に積層されている。
光拡散層１３の母材となる樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等を用いることができる。
光拡散層１３に含有される光拡散材としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーであり、特に、透明度の高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、例えば、メラミン樹脂製、アクリル樹脂製、ＡＳ樹脂製、ＰＣ樹脂製等のものが挙げられる。また、シリコン系ビーズも光拡散材として使用可能である。さらに、所望する拡散性能等に合わせて、これらの光拡散材を適宜選択し、所定の割合で組み合わせる等してよい。
光拡散層１３の厚さは、スクリーンの画面サイズにもよるが、０．０５〜２．０ｍｍの範囲内が好ましい。光拡散層１３の厚みが、０．０５ｍｍ未満となると、光拡散効果が不十分となる可能性があり、また、２．０ｍｍを超えると、透過型スクリーン１０に表示される映像がぼやけ、解像度が低下する可能性がある。従って、光拡散層１３の厚さは、上記の範囲内が好ましい。
接合層１４は、透過型スクリーン１０の各層を適宜接合する層である。本実施形態では、プリズム層１１と光制御層１２との間、光制御層１２と光拡散層１３との間に設けられ、これらの層を一体に接合している。
接合層１４は、感圧粘着型や感光粘着型の粘着剤や、接着剤等を適宜選択して用いることができる。
接合層１４は、感圧粘着型や感光粘着型の粘着剤や、接着剤等を適宜選択して用いることができる。
ここで、本実施形態の透過型スクリーン１０における映像光や外光の様子について説明する。
図４等に示すように、映像源ＬＳ１，ＬＳ２から投射された映像光（映像光Ｌ１，Ｌ２参照）は、単位プリズム１１１の面１１１ｂ，１１１ａにそれぞれ入射し、面１１１ａ，１１１ｂでそれぞれ全反射して、スクリーン面の法線方向（正面方向）に偏向される。
そして、映像光は、プリズム基材部１１３や基材部１２１を透過して、光透過部１２２に入射する。図６に示すように、一部の映像光（映像光Ｌ３参照）は、そのままスクリーン面の法線方向へ進み、一部の映像光（映像光Ｌ３参照）は、光透過部１２２と光吸収部１２３との界面で全反射して、スクリーン面の法線方向において角度をなす方向へ進む。
そして、映像光は、さらに光拡散層１３で拡散されて、透過型スクリーン１０から出射する。
従って、本実施形態によれば、映像光Ｌ１，Ｌ２を効率よく観察者側へ偏向でき、適宜拡散されて出射するので、明るく、輝度ムラのない良好な映像を表示できる。
図４等に示すように、映像源ＬＳ１，ＬＳ２から投射された映像光（映像光Ｌ１，Ｌ２参照）は、単位プリズム１１１の面１１１ｂ，１１１ａにそれぞれ入射し、面１１１ａ，１１１ｂでそれぞれ全反射して、スクリーン面の法線方向（正面方向）に偏向される。
そして、映像光は、プリズム基材部１１３や基材部１２１を透過して、光透過部１２２に入射する。図６に示すように、一部の映像光（映像光Ｌ３参照）は、そのままスクリーン面の法線方向へ進み、一部の映像光（映像光Ｌ３参照）は、光透過部１２２と光吸収部１２３との界面で全反射して、スクリーン面の法線方向において角度をなす方向へ進む。
そして、映像光は、さらに光拡散層１３で拡散されて、透過型スクリーン１０から出射する。
従って、本実施形態によれば、映像光Ｌ１，Ｌ２を効率よく観察者側へ偏向でき、適宜拡散されて出射するので、明るく、輝度ムラのない良好な映像を表示できる。
また、本実施形態によれば、外光（図６の外光Ｇ参照）は、スクリーン面の法線方向に対して比較的大きな角度をなす方向から透過型スクリーン１０に入射するので、光透過部１２２と光吸収部１２３との界面への入射角が映像光よりも小さく、殆どが臨界角未満の角度で入射することとなり、光吸収部１２３に吸収される。
さらに、本実施形態によれば、透過型スクリーン１０内で発生した迷光の多くも、その多くが光透過部１２２と光吸収部１２３との界面に臨界角未満の角度で入射して、光吸収部１２３に吸収される。
従って、本実施形態によれば、不要な外光や迷光を効率よく吸収できるので、映像のコントラストの向上や二重像抑制等を図ることができ、良好な映像を表示できる。
さらに、本実施形態によれば、透過型スクリーン１０内で発生した迷光の多くも、その多くが光透過部１２２と光吸収部１２３との界面に臨界角未満の角度で入射して、光吸収部１２３に吸収される。
従って、本実施形態によれば、不要な外光や迷光を効率よく吸収できるので、映像のコントラストの向上や二重像抑制等を図ることができ、良好な映像を表示できる。
加えて、屈折型のフレネルレンズ層を備える透過型スクリーンでは、フレネルレンズ層の偏向作用を得るために、一般に映像源は、透過型スクリーンの背面側正面方向に配置され、映像源と透過型スクリーンとの距離を十分に確保する必要がある。そのため、背面投射型表示装置としての奥行き方向の寸法が大きくなる傾向にあり、映像源からの映像光をミラー部等で反射させて透過型スクリーンに投射する等して、奥行き方向の寸法を減らす工夫が必要となる。また、このような従来型の透過型スクリーンでは、斜め方向から映像光を投射すると、十分に映像光が偏向されず映像の輝度が低下する等の問題がある。
しかし、本実施形態によれば、透過型スクリーン１０に対して大きな投射角度で斜め方向から映像光Ｌ１，Ｌ２を投射でき、映像源ＬＳ１，ＬＳ２と透過型スクリーン１０との距離Ｓ１を短くできる。従って、背面投射型表示装置１の奥行き方向の寸法を低減でき、背面投射型表示装置１及び多画面表示装置Ｍ１の省スペース化を実現できる。
しかし、本実施形態によれば、透過型スクリーン１０に対して大きな投射角度で斜め方向から映像光Ｌ１，Ｌ２を投射でき、映像源ＬＳ１，ＬＳ２と透過型スクリーン１０との距離Ｓ１を短くできる。従って、背面投射型表示装置１の奥行き方向の寸法を低減でき、背面投射型表示装置１及び多画面表示装置Ｍ１の省スペース化を実現できる。
（実施例）
ここで、本実施形態の透過型スクリーン１０及び背面投射型表示装置１の実施例を作製し、その映像を評価した。
実施例の透過型スクリーン１０及び背面投射型表示装置１の各部の寸法等は、以下の通りである。
透過型スクリーン１０の画面サイズ：約２００インチ（３０４８×２０３２ｍｍ）
透過型スクリーン１０の総厚：約１．２ｍｍ
映像源ＬＳ１，ＬＳ２と、透過型スクリーン１０の出光側表面とのスクリーン面の法線方向の距離Ｓ１：３００ｍｍ
映像源ＬＳ１，ＬＳ２と、透過型スクリーン１０の下端及び上端とのスクリーン面に平行な方向における距離Ｓ２：２５０ｍｍ
ここで、本実施形態の透過型スクリーン１０及び背面投射型表示装置１の実施例を作製し、その映像を評価した。
実施例の透過型スクリーン１０及び背面投射型表示装置１の各部の寸法等は、以下の通りである。
透過型スクリーン１０の画面サイズ：約２００インチ（３０４８×２０３２ｍｍ）
透過型スクリーン１０の総厚：約１．２ｍｍ
映像源ＬＳ１，ＬＳ２と、透過型スクリーン１０の出光側表面とのスクリーン面の法線方向の距離Ｓ１：３００ｍｍ
映像源ＬＳ１，ＬＳ２と、透過型スクリーン１０の下端及び上端とのスクリーン面に平行な方向における距離Ｓ２：２５０ｍｍ
単位プリズム１１１の配列方向における領域Ａ，Ｂ１，Ｂ２の寸法Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５：Ｓ３＝２００ｍｍ、Ｓ４＝Ｓ５＝１４２４ｍｍ
単位プリズム１１１の屈折率Ｎ：１．４９
画面中心（点Ｔ３）での単位プリズム１１１の底角：α＝５４．６、γ＝５４．６
領域Ａと領域Ｂ１との境界部における単位プリズム１１１の底角：α＝５４．８°、γ＝５４．４°
領域Ａと領域Ｂ２との境界部における単位プリズム１１１の底角：α＝５４．４°、γ＝５４．８°
単位プリズム１１１の配列ピッチ：Ｐ１＝２５０μｍ
プリズム基材部１１３：ＰＥＴ樹脂（屈折率１．６）製、厚さ１５０μｍ
単位プリズム１１１の屈折率Ｎ：１．４９
画面中心（点Ｔ３）での単位プリズム１１１の底角：α＝５４．６、γ＝５４．６
領域Ａと領域Ｂ１との境界部における単位プリズム１１１の底角：α＝５４．８°、γ＝５４．４°
領域Ａと領域Ｂ２との境界部における単位プリズム１１１の底角：α＝５４．４°、γ＝５４．８°
単位プリズム１１１の配列ピッチ：Ｐ１＝２５０μｍ
プリズム基材部１１３：ＰＥＴ樹脂（屈折率１．６）製、厚さ１５０μｍ
基材部１２１：ＰＥＴ樹脂（屈折率１．６）製、厚さ１５０μｍ
光透過部１２２及び光吸収部１２３の配列ピッチ：Ｐ２＝５５μｍ
光透過部１２２及び光吸収部１２３の界面がスクリーン面の法線方向となす角度：θ＝５°
光透過部１２２の高さ：Ｈ２＝１２０μｍ
光透過部１２２の材料：ウレタンアクリレート樹脂（屈折率１．５５）
光吸収部１２３の材料：平均粒径３μｍの黒色粒子を２５％ｗ含有するウレタンアクリレート樹脂製（屈折率１．４９）
光拡散層１３：半値角（半値幅の１／２）の絶対値が２０°となる等方性の拡散作用を有する拡散シート（拡散材（平均粒径１２μｍ、アクリル樹脂製）含有のＰＣ樹脂製）
接合層１４：アクリル樹脂製（感光粘着型）
光透過部１２２及び光吸収部１２３の配列ピッチ：Ｐ２＝５５μｍ
光透過部１２２及び光吸収部１２３の界面がスクリーン面の法線方向となす角度：θ＝５°
光透過部１２２の高さ：Ｈ２＝１２０μｍ
光透過部１２２の材料：ウレタンアクリレート樹脂（屈折率１．５５）
光吸収部１２３の材料：平均粒径３μｍの黒色粒子を２５％ｗ含有するウレタンアクリレート樹脂製（屈折率１．４９）
光拡散層１３：半値角（半値幅の１／２）の絶対値が２０°となる等方性の拡散作用を有する拡散シート（拡散材（平均粒径１２μｍ、アクリル樹脂製）含有のＰＣ樹脂製）
接合層１４：アクリル樹脂製（感光粘着型）
実施例の透過型スクリーン１０及び背面投射型表示装置１、多画面表示装置Ｍ１を作成し、実際に映像源ＬＳ１，ＬＳ２から映像光Ｌ１，Ｌ２を投射し、透過型スクリーンに表示される映像を観察した。
実施例の透過型スクリーン１０を用いる背面投射型表示装置１を備える多画面表示装置Ｍ１では、各透過型スクリーン１０に表示される映像は、明るく、コントラストが高く、良好であった。また、実施例の多画面表示装置Ｍ１では、各映像源が投射する映像の境界が目立たず、ユニフォミティも良好であった。
さらに、透過型スクリーン１０を用いる背面投射型表示装置１を備える多画面表示装置Ｍ１では、奥行きを薄くすることができ、省スペース化できる。
実施例の透過型スクリーン１０を用いる背面投射型表示装置１を備える多画面表示装置Ｍ１では、各透過型スクリーン１０に表示される映像は、明るく、コントラストが高く、良好であった。また、実施例の多画面表示装置Ｍ１では、各映像源が投射する映像の境界が目立たず、ユニフォミティも良好であった。
さらに、透過型スクリーン１０を用いる背面投射型表示装置１を備える多画面表示装置Ｍ１では、奥行きを薄くすることができ、省スペース化できる。
（他の実施形態）
上述の実施形態に限らず、以下のような実施形態としてもよい。
図７及び図８は、他の実施形態の透過型スクリーン１０の一例を示す図である。なお、図７，図８及び以降の説明において、前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図７では、他の実施形態の透過型スクリーン１０のプリズム層１１の画面上下方向に平行であってスクリーン面に直交する断面の一部を拡大して表示している。図７（ａ）は、領域Ａに相当し、図７（ｂ）は、領域Ｂ１に相当する。
透過型スクリーン１０は、光制御層１２を備えず、図７（ａ），（ｂ）に示すように、光吸収作用を有する帯状の光吸収部であるブラックストライプ部１５をプリズム層１１の出光側の面に複数備える形態としてもよい。光拡散層１３は、このブラックストライプ部１５の出光側に接合層１４を介して一体に積層可能である。
上述の実施形態に限らず、以下のような実施形態としてもよい。
図７及び図８は、他の実施形態の透過型スクリーン１０の一例を示す図である。なお、図７，図８及び以降の説明において、前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図７では、他の実施形態の透過型スクリーン１０のプリズム層１１の画面上下方向に平行であってスクリーン面に直交する断面の一部を拡大して表示している。図７（ａ）は、領域Ａに相当し、図７（ｂ）は、領域Ｂ１に相当する。
透過型スクリーン１０は、光制御層１２を備えず、図７（ａ），（ｂ）に示すように、光吸収作用を有する帯状の光吸収部であるブラックストライプ部１５をプリズム層１１の出光側の面に複数備える形態としてもよい。光拡散層１３は、このブラックストライプ部１５の出光側に接合層１４を介して一体に積層可能である。
このブラックストライプ部１５は、単位プリズム１１１によって偏向された光が透過しない領域（非透過領域）に形成されている。従って、映像光Ｌ１，Ｌ２を効率よく観察者側へ出射でき、かつ、不要な外光を吸収できる。
なお、領域Ｂ２のプリズム層１１及びブラックストライプ部１５に関しては、図示していないが、図７（ｂ）に示す領域Ｂ１のプリズム層１１及びブラックストライプ部１５の上下方向を反転させたものに等しい。
なお、領域Ｂ２のプリズム層１１及びブラックストライプ部１５に関しては、図示していないが、図７（ｂ）に示す領域Ｂ１のプリズム層１１及びブラックストライプ部１５の上下方向を反転させたものに等しい。
このようなブラックストライプ部１５は、以下のような製造方法により形成することができる。
例えば、ブラックストライプ部１５は、所謂セルフアライメント法を用いてことができる。まず、初期状態では粘着性を有し、感光することにより粘着性を失い硬化するという性質を有する感光性粘着剤をプリズム層１１の出光側の面に塗布又は転写して不図示の感光性粘着剤層を形成し、映像源ＬＳ１，ＬＳ２に相当する位置から、感光性粘着剤層が感光する光を照射する露光作業を行い、光が透過した部分を硬化させる。そして、感光性粘着剤層の感光済みとなった部分を洗浄等で除去し、粘着性を有する未感光の部分に黒色粒子や黒色インキ等を塗付することにより、ブラックストライプ部１５を形成することができる。
例えば、ブラックストライプ部１５は、所謂セルフアライメント法を用いてことができる。まず、初期状態では粘着性を有し、感光することにより粘着性を失い硬化するという性質を有する感光性粘着剤をプリズム層１１の出光側の面に塗布又は転写して不図示の感光性粘着剤層を形成し、映像源ＬＳ１，ＬＳ２に相当する位置から、感光性粘着剤層が感光する光を照射する露光作業を行い、光が透過した部分を硬化させる。そして、感光性粘着剤層の感光済みとなった部分を洗浄等で除去し、粘着性を有する未感光の部分に黒色粒子や黒色インキ等を塗付することにより、ブラックストライプ部１５を形成することができる。
なお、上記の例に限らず、感光性粘着剤層は、光吸収材を含有する感光性粘着剤を用いて形成してもよい。さらに、例えば、黒色等に着色された粘着性を有する感光性粘着剤が片面に塗付された透明基材を、プリズム層１１の出光側の面にラミネートし、露光作業後に透明基材を剥離することにより、ブラックストライプ部１５を形成することもできる。
感光性粘着剤層の感光済みの部分は、光透過性を有するならば、除去せずに残しておいてもよいし、感光済みの部分の除去方法は、特に限定しない。
感光性粘着剤層の感光済みの部分は、光透過性を有するならば、除去せずに残しておいてもよいし、感光済みの部分の除去方法は、特に限定しない。
また、ブラックストライプ部１５は、例えば、レーザーアブレーション法を用いて形成することができる。まず、プリズム層１１の出光側の面に、ラミネートや転写、塗布等により、黒色等のインキ層や黒色等に着色された樹脂層等を形成する。そして、映像源ＬＳ１，ＬＳ２に相当する位置からレーザ光を照射し、レーザ光が透過する部分に位置するインキ層や樹脂層を、溶融、昇華、燃焼、爆融、削摩等のアブレーションにより除去する。これにより、ブラックストライプ部１５が形成される。
このような方法を用いることにより、ブラックストライプ部１５と、単位プリズム１１１との位置あわせ作業が不要になり、容易にかつ安価に形成することができる。
このような方法を用いることにより、ブラックストライプ部１５と、単位プリズム１１１との位置あわせ作業が不要になり、容易にかつ安価に形成することができる。
図８では、他の実施形態の透過型スクリーン１０の層構成等を説明している。
図８（ａ）に示すように、光拡散層１３は、プリズム層１１及び光制御層１２とは別体とし、２枚ものの透過型スクリーン１０−２としてもよい。
また、このような２枚ものの透過型スクリーンとするとき、図８（ｂ）に示すように、光拡散層として、プリズム層１１及び光制御層１２の出光側に、入光側の面に単位レンズ１６１が配列されたレンチキュラーレンズシート１６を配置してもよい。単位レンズ１６１は、円柱状又は楕円柱の一部形状であり、稜線方向（長手方向）を画面上下方向とし、画面左右方向に複数配列されている形態であり、画面左右方向において光を拡散することができ、画面左右方向の視野角を十分に確保することができる。なお、単位レンズ１６１の配列方向は、画面上下方向としてもよく、所望する光学性能や、光制御層１２の光透過部１２２及び光吸収部１２３の配列方向等に応じて、適宜設定可能である。
図８（ａ）に示すように、光拡散層１３は、プリズム層１１及び光制御層１２とは別体とし、２枚ものの透過型スクリーン１０−２としてもよい。
また、このような２枚ものの透過型スクリーンとするとき、図８（ｂ）に示すように、光拡散層として、プリズム層１１及び光制御層１２の出光側に、入光側の面に単位レンズ１６１が配列されたレンチキュラーレンズシート１６を配置してもよい。単位レンズ１６１は、円柱状又は楕円柱の一部形状であり、稜線方向（長手方向）を画面上下方向とし、画面左右方向に複数配列されている形態であり、画面左右方向において光を拡散することができ、画面左右方向の視野角を十分に確保することができる。なお、単位レンズ１６１の配列方向は、画面上下方向としてもよく、所望する光学性能や、光制御層１２の光透過部１２２及び光吸収部１２３の配列方向等に応じて、適宜設定可能である。
さらに、図８（ｃ），（ｄ）に示すように、プリズム層１１の出光側に、その出光側の面に単位レンズ１７１が配列されたリニアフレネルレンズ形状を有するリニアフレネルレンズ層１７が接合層１４等により一体に積層された偏向光学シートと、この偏向光学シートの出光側に配置され、レンチキュラーレンズシート１６の出光側に光制御層１２が不図示の接合層等により一体に積層された光学シートとを組み合わせた２枚ものの透過型スクリーン１０−３としてもよい。このような形態としても、光線を効率よく制御でき、良好な映像を表示することができる。
透過型スクリーン１０は、上述の例に限らず、所望する光学性能や使用環境等に応じて、各種層を選択して設けてもよい。
透過型スクリーン１０は、上述の例に限らず、所望する光学性能や使用環境等に応じて、各種層を選択して設けてもよい。
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、プリズム層１１によって映像光Ｌ１，Ｌ２がスクリーン面の略法線方向（正面方向）へ偏向される例を示したが、透過型スクリーン１０に対して想定される観察者の位置に応じて、スクリーン面の法線方向に対して画面上下方向において所定の角度をなす方向に偏向するものとしてもよい。
このとき、光制御層１２の光透過部１２２及び光吸収部１２３の界面の角度θは、その偏向する方向に応じて、適宜設定すればよい。
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、プリズム層１１によって映像光Ｌ１，Ｌ２がスクリーン面の略法線方向（正面方向）へ偏向される例を示したが、透過型スクリーン１０に対して想定される観察者の位置に応じて、スクリーン面の法線方向に対して画面上下方向において所定の角度をなす方向に偏向するものとしてもよい。
このとき、光制御層１２の光透過部１２２及び光吸収部１２３の界面の角度θは、その偏向する方向に応じて、適宜設定すればよい。
（２）本実施形態において、光吸収部１２３は、光吸収材を含有する樹脂により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、光透過部１２２間に、黒色ビーズ等をスキージングにより充填して形成する形態としてもよい。このとき、黒色ビーズの直径は、１〜１０μｍ程度が望ましい。ビーズの直径は、上記範囲よりも小さいとスキージングによるかきとりが難しくなり、１０μｍを越えると光透過部１２２間への充填が困難となり、充填不足となる。
このような光吸収部１２３とした場合にも、黒色ビーズが充填される形態とすることにより、ビーズ間に空隙を有する形態となり、光吸収部１２３の屈折率が、光透過部１２２の屈折率よりも低くなる。
また、本実施形態において、光吸収部１２３は、光透過部１２２間に充填される形態を示したが、これに限らず、例えば、光透過部１２２よりも屈折率が低く、光吸収材を含有し、光透過部１２２の斜面に沿って所定の厚さで形成される樹脂膜を光吸収部１２３としてもよい。
さらに、本実施形態において、光吸収部１２３と光透過部１２２との界面部分に、光透過部１２２よりも屈折率が低い透光性を有する樹脂膜を形成し、その出光側に光吸収部１２３を形成する形態としてもよい。
このような光吸収部１２３とした場合にも、黒色ビーズが充填される形態とすることにより、ビーズ間に空隙を有する形態となり、光吸収部１２３の屈折率が、光透過部１２２の屈折率よりも低くなる。
また、本実施形態において、光吸収部１２３は、光透過部１２２間に充填される形態を示したが、これに限らず、例えば、光透過部１２２よりも屈折率が低く、光吸収材を含有し、光透過部１２２の斜面に沿って所定の厚さで形成される樹脂膜を光吸収部１２３としてもよい。
さらに、本実施形態において、光吸収部１２３と光透過部１２２との界面部分に、光透過部１２２よりも屈折率が低い透光性を有する樹脂膜を形成し、その出光側に光吸収部１２３を形成する形態としてもよい。
（３）本実施形態において、プリズム基材部１１３は、光拡散作用を有していない例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、プリズム基材部１１３は、拡散材を含有し、光拡散作用を有する形態としてもよい。
（４）本実施形態において、透過型スクリーン１０は、光制御層１２を１層のみ備える例を示したが、これに限らず、光透過部１２２及び光吸収部１２３が画面左右方向に配列される第２の光制御層を、光制御層１２の出光側や入光側に一体に積層する形態としてもよい。このような形態とすることにより、より外光や迷光を吸収でき、かつ、映像光の出射角度を画面上下方向及び画面左右方向の２方向において制御できる。
また、本実施形態において、光吸収部１２３は、図６等に示す断面形状が略等脚台形形状であり、画面上下方向において対称な形状である例を示したが、これに限らず、所望する光学性能や使用環境等に応じて、画面上下方向において非対称な形状としてもよい。
また、本実施形態において、光吸収部１２３は、図６等に示す断面形状が略等脚台形形状であり、画面上下方向において対称な形状である例を示したが、これに限らず、所望する光学性能や使用環境等に応じて、画面上下方向において非対称な形状としてもよい。
（５）本実施形態において、プリズム層１１及び光制御層１２が、接合層１４により接合され、一体となっている例を示したが、これに限らず、例えば、プリズム基材部１１３（又は、基材部１２１）の入光側の面に光学形状部１１２を形成し、出光側の面に光透過部１２２及び光吸収部１２３を形成する形態としてもよい。このような層構成とすることにより、透過型スクリーン１０を形成する部材数を減らし、低コスト化・薄型化を図ることができる。また、透過型スクリーン１０の各層による界面の数が減るので、界面を透過する際の光の損失を低減することができる。
（６）本実施形態において、光拡散層１３は、光を等方的に拡散する作用を有する例を示したが、これに限らず、例えば、画面上下方向における拡散作用が小さく、画面左右方向における拡散作用が大きいといった異方性を有する拡散作用を有する光拡散層を用いてもよい。このような光拡散層としては、例えば、針状や楕円状等の光拡散材を含有し、その光拡散材が所定の方向に配向されたものを用いることができる。
（７）本実施形態において、透過型スクリーン１０は、例えば、光拡散層１３の出光側や入光側等に、所定の透過率となるように黒色等の暗色径の顔料や染料等を含有し、着色された着色層を形成してもよい。このような着色層を設けることにより、外光や迷光の吸収効果を高め、コントラストを向上させることができる。
（８）本実施形態において、最も出光側に位置する層として、反射防止機能等の各種機能を備える表面層を備えていてもよい。この表面層は、例えば、ハードコート機能や、反射防止機能、帯電防止機能、防汚機能、紫外線吸収機能、防眩機能等の各種機能を適宜選択して備える形態としてよい。
（９）本実施形態において、多画面表示装置Ｍ１は、各透過型スクリーン１０の表示面が同一平面状に位置するように配列される例を示したが、これに限らず、各表示面が所定の角度をなすように配置してもよい。
図９は、変形形態の多画面表示装置Ｍ２を説明する図である。図９では、理解を容易にするために、透過型スクリーン１０のみを示している。
図９に示すように、例えば、各透過型スクリーン１０の表示面が所定の角度をなし、観察者Ｏを３方から取り囲むように、背面投射型表示装置１を配置としてもよい。
また、本実施形態において、図１等に示すように、透過型スクリーン１０に対して背面側の画面上下方向の上側・下側に映像源ＬＳ１，ＬＳ２が位置する形態を示したが、これに限らず、背面側の画面左右方向の左側・右側に映像源ＬＳ１，ＬＳ２が位置する形態としてもよい。即ち、背面投射型表示装置は、透過型スクリーン１０の画面中央を通りスクリーン面の法線方向に伸びる直線を軸として、背面投射型表示装置１を９０°回転させた形態としてもよい。このとき、背面投射型表示装置は、画面上下方向に配列されて、多画面表示装置を形成する。
図９は、変形形態の多画面表示装置Ｍ２を説明する図である。図９では、理解を容易にするために、透過型スクリーン１０のみを示している。
図９に示すように、例えば、各透過型スクリーン１０の表示面が所定の角度をなし、観察者Ｏを３方から取り囲むように、背面投射型表示装置１を配置としてもよい。
また、本実施形態において、図１等に示すように、透過型スクリーン１０に対して背面側の画面上下方向の上側・下側に映像源ＬＳ１，ＬＳ２が位置する形態を示したが、これに限らず、背面側の画面左右方向の左側・右側に映像源ＬＳ１，ＬＳ２が位置する形態としてもよい。即ち、背面投射型表示装置は、透過型スクリーン１０の画面中央を通りスクリーン面の法線方向に伸びる直線を軸として、背面投射型表示装置１を９０°回転させた形態としてもよい。このとき、背面投射型表示装置は、画面上下方向に配列されて、多画面表示装置を形成する。
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。
１ 背面投射型表示装置
１０ 透過型スクリーン
１１ プリズム層
１１１ 単位プリズム
１１２ 光学形状部
１１３ プリズム基材部
１２ 光制御層
１２１ 基材部
１２２ 光透過部
１２３ 光吸収部
１３ 光拡散層
ＬＳ１，ＬＳ２ 映像源
Ｍ１ 多画面表示装置
１０ 透過型スクリーン
１１ プリズム層
１１１ 単位プリズム
１１２ 光学形状部
１１３ プリズム基材部
１２ 光制御層
１２１ 基材部
１２２ 光透過部
１２３ 光吸収部
１３ 光拡散層
ＬＳ１，ＬＳ２ 映像源
Ｍ１ 多画面表示装置
Claims (7)
- 背面側から投射された映像光を観察者側へ透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、
映像光の入光側の面に、入光側に凸となる略三角柱状の単位光学要素が、１方向に複数配列されて形成された偏向光学層と、
前記偏向光学層よりも出光側に形成され、光を吸収する作用を有する光吸収部と、
を備え、
前記単位光学要素は、一方の斜面から入射した光の少なくとも一部を他方の斜面で全反射して出光側の所定の方向へ偏向し、
前記単位光学要素の配列方向における前記偏向光学層の一部の領域では、前記配列方向の一方側から投射された光と、前記配列方向の他方側から投射された光とが、同一の単位光学要素に入射し、略同一方向に偏向されて観察者側へ向かうこと、
を特徴とする透過型スクリーン。 - 請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記一部の領域内の前記配列方向の一方側及び他方側から投射された光のスクリーン面に対する入射角度が等しい点では、前記単位光学要素の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面での前記単位光学要素の断面形状は、略二等辺三角形状であること、
を特徴とする透過型スクリーン。 - 請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記光吸収部は、前記偏向光学層で偏向された光が透過しない領域に形成されること、
を特徴とする透過型スクリーン。 - 請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記偏向光学層よりも出光側に、光を透過する光透過部と前記光吸収部とがスクリーン面に沿って交互に配置された光制御層を備え、
前記光吸収部は、前記光吸収部及び前記光透過部の配列方向に平行であってスクリーン面に直交する断面における断面形状が、出光側に向けて寸法が大きくなる楔形形状であり、
前記光吸収部の屈折率は、光透過部の屈折率よりも小さいこと、
を特徴とする透過型スクリーン。 - 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、
光を拡散する作用を有する光拡散層を備えること、
を特徴とする透過型スクリーン。 - 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンと、
前記透過型スクリーンよりも背面側に位置し、前記単位光学要素の配列方向の一方側及び他方側からそれぞれ映像光を照射する２つの映像源と、
を備える背面投射型表示装置。 - 請求項６に記載の背面投射型表示装置を複数備え、各前記透過型スクリーンの表示画面が隣接するように複数配列した多画面表示装置。
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|---|---|---|---|
| JP2012274953A JP2014119607A (ja) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | 透過型スクリーン、背面投射型表示装置、多画面表示装置 |
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| JP2012274953A JP2014119607A (ja) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | 透過型スクリーン、背面投射型表示装置、多画面表示装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014119607A true JP2014119607A (ja) | 2014-06-30 |
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