JP2014191172A - 透過型スクリーン、リアプロジェクション表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲面とすることが容易であるとともに、高い指向性で映像を効率よく出射することができる透過型スクリーンを提供する。
【解決手段】入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる複数の層が積層された透過型スクリーン１０であって、フレネルレンズ部２３を有するフレネルレンズシート２１と、フレネルレンズシートの出光側に配置される積層体１１と、を備え、積層体は、スクリーン面に沿った方向に球体であるビーズ１４が複数配列されており、隣り合うビーズ間は光を吸収可能に形成されており、ビーズのフレネルレンズシートとは反対側には、スクリーン面に沿った方向に配列され、光を透過する樹脂により形成された複数の光透過部１６ａを有し、隣り合う光透過部間に形成された空隙１６ｂを具備している。
【選択図】図３

Description

本発明は、背面側から投射された映像光を観察者側に透過して提供するための曲面を有する透過型スクリーン、及び該透過型スクリーンを備えるリアプロジェクション表示装置に関する。

映像や画像を表示する表示装置の１つとして、リアプロジェクション表示装置がある。このリアプロジェクション表示装置は、背面投射型表示装置とも呼ばれ、透過型スクリーンの背面側の映像光源から映像光を投射し、スクリーンの前面側（観察者側）に映像を出射する表示装置である。リアプロジェクション表示装置に具備される透過型スクリーンには映像光源からの映像光を前面側に出射するに際して観察者が適切で良質な映像として観察できるように、フレネルレンズシートや光拡散シート等が備えられている。

特許文献１には、このような透過型スクリーンが３次元曲面を有することにより優れた外観となる技術が開示されている。ここには光を透過する複数の部位と、当該光を透過する部位の間に形成された光吸収する部位と、が交互に配置された層を有する透過型スクリーンが記載されている。これにより光を透過する部位と光を吸収する部位との界面で光を偏向して観察者に明るい映像光を提供するとともに、光を吸収する部位で外光を吸収してコントラストを向上させることができる。

特許文献２には、フレネルレンズの出光側にレンチキュラーレンズ及び複数のビーズを備え、該複数のビーズ間に光を吸収する部位が配置されたスクリーンが開示されている。これによればレンチキュラーレンズにより水平方向に拡散された映像光をビーズで拡散し、指向性に優れたスクリーンを提供することができるとされている。

特開２０１２−１５９６４７号公報 特開２００２−１６９２２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、曲面スクリーンを形成するために湾曲させる加工をするとき、例えば光吸収部（光を吸収する部位）で割れが生じる等、その構造に起因して曲面のスクリーンを作製することが困難であった。
一方、特許文献２に記載の発明は、湾曲させる加工は可能であるが、映像光がビーズを透過する際に光吸収部に吸収されてしまう傾向にあり、より指向性及び映像の出射効率のよいスクリーンが求められている。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、曲面とすることが容易であるとともに、高い指向性で映像を効率よく出射することができる透過型スクリーンを提供することを課題とする。また当該透過型スクリーンを備えるリアプロジェクション表示装置を提供する。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる複数の層が積層された透過型スクリーン（１０）であって、フレネルレンズ部（２３）を有するフレネルレンズシート（２１）と、フレネルレンズシートの出光側に配置される積層体（１１）と、を備え、積層体は、スクリーン面に沿った方向に球体であるビーズ（１４）が複数配列されており、隣り合うビーズ間は光を吸収可能に形成されており、ビーズのフレネルレンズシートとは反対側には、スクリーン面に沿った方向に配列され、光を透過する樹脂により形成された複数の光透過部（１６ａ）を有し、隣り合う光透過部間に形成された空隙（１６ｂ）を具備している、透過型スクリーンである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の透過型スクリーン（１０）において、光透過部（１６ａ）及び空隙（１６ｂ）は、スクリーン面に沿って１つの方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に配列されている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の透過型スクリーン（１０）と、透過型スクリーンの背面側に配置される映像光源（３）と、を備えるリアプロジェクション表示装置（１）である。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の透過型スクリーン（１０）と、透過型スクリーンの背面側に配置される映像光源（３）と、を備え、光透過部及び前記空隙が延びる１つの方向が水平方向である、リアプロジェクション表示装置（１）である。

本発明によれば、曲面を形成するために湾曲させる加工がしやすく、湾曲されたときにも提供する映像光の出射効率及び指向性に優れるものとなる。

１つの形態を説明する図であり、リアプロジェクション表示装置１の構造を概念的に表した図である。 透過型スクリーン１０の斜視図である。 透過型スクリーン１０の層構成を説明する断面図である。 透過型スクリーン１０の層構成の一部を拡大した図である。 フレネルレンズシート２１を観察者側正面から見た図である。 偏向層の作製方法の一場面を示した図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面では分かりやすさのため部材の大きさや比率を誇張して記載することがある。また、見やすさのため繰り返しとなる符号は省略することがある。

図１は、１つの形態を説明する図であり、リアプロジェクション表示装置１（以下、「表示装置１」と記載することがある。）の内部構造の一部を概念的に表した図ある。

表示装置１は、透過型スクリーン１０を有しており、映像光源３から出射された映像光Ｉが透過型スクリーン１０を通じて観察者側に提供される。例えば表示装置１は、自動車のコンソールに内蔵され、透過型スクリーン１０の観察者側面が車内に露出して配置され、観察者に映像を提供する。
図１からわかるように、表示装置１は、筐体２、映像光源３、及び透過型スクリーン１０を備えている。その他、図示は省略するが、表示装置１には表示装置として機能するための各種構成部材が備えられている。

筐体２は表示装置１の外殻を形成し、表示装置１を構成する部材の大部分をその内側に収める部材である。また筐体２は透過型スクリーン１０を支持可能に開口を有しており、該開口に透過型スクリーン１０が嵌め込まれて取り付けられている。

映像光源３は、筐体２内に配置されており、照射領域がしだいに広がっていく発散光として透過型スクリーン１０の入光面のほぼ全域に映像光を照射する。このような映像光源３としては従来公知である光源、例えばＤＭＤを用いた単管方式の光源を用いることができる。なお、本形態において、映像光源３は、透過型スクリーン１０の背面側（観察者側とは反対側）で、該透過型スクリーン１０の中央より下方に配置されている。
ここで、透過型スクリーン１０の入光面とは、透過型スクリーン１０の面のうち、映像光源３が配置された側の面を意味する。一方、透過型スクリーン１０の出光面とは、観察者側に向けられた面を意味する。

次に透過型スクリーン１０について説明する。図２は透過型スクリーン１０の斜視図、図３は図２にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った鉛直方向における透過型スクリーン１０の厚さ方向断面で、層構成を模式的に表した図である。図１乃至図３からわかるように、透過型スクリーン１０は全体として板状であるが、観察者側に突出するような凸状に湾曲した曲面に形成されている。これにより外観に優れた透過型スクリーン、及びこれを備えるリアプロジェクション表示装置を提供することができる。例えば、車両のコンソールの曲面に沿ったように湾曲したものとすれば車内の内装を良好にできる。

また、本形態では１つの例として観察者側に凸となる曲面を有する透過型スクリーン１０により説明するが、凸となる向きはこれに限定されることなく背面側に凸（すなわち観察者側からみると凹）であってもよく、凹凸が複合されて１つの透過型スクリーンで部位により凹凸の向きが変わるように構成されていてもよい。
図２、図３からわかるように、透過型スクリーン１０は、複数の層が積層されており、積層体１１及びフレネルレンズシート２１が厚さ方向に配列されている。以下詳しく説明する。

積層体１１は、フレネルレンズシート２１に近い側から、ビーズシート１２、偏向層１６、基材層１７、及びハードコート層１８を備えており、これらが積層されている。図４には図３の一部を拡大して表した。

ビーズシート１２は、透明基材１３、ビーズ１４、及び光吸収層１５を有して構成されている。
透明基材１３は、光透過性を有し、その一方の面に複数のビーズ１４及び複数の光吸収層１５を積層するように保持するための基材となる層である。従って、透明基材１３はこのような保持をすることができる程度に強度を有していればよい。これには例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン系樹脂、シクロオレフィン、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ））等を材料としたシートを挙げることができる。これらの中で、入手の容易性、コスト等の観点から、ポリカーボネートが好ましい。ここでいうポリカーボネートは、ポリカーボネートを主ポリマーとするもので、たとえば劣化防止剤、可塑剤、軟化剤等の充填剤を含む、あるいはメタアクリル樹脂等との複合体であっても良い。

ビーズ１４は微小な光透過性を有する球体であり、後述するように、フレネルレンズシート２１から入射した光をその内側で集光し、さらにビーズ１４からの出光の際には集光した角度に基づいて拡散させる機能を有する部材である。
ビーズ１４としては例えばガラスビーズ、及び樹脂ビーズによって構成することができる。当該樹脂ビーズをとしては、例えば、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、塩ビビーズ等を挙げることができる。

ビーズ１４の大きさは特に限定されることはないが、直径１００μｍ以下であることが好ましい。ビーズ１４がこれより大きくなると透過型スクリーンとしたときにビーズを視認することができてしまい、外観に影響がある虞がある。また、映像光の解像度が低下することもある。また、加工性の観点から、これより大きいとスクリーンを曲げることが困難になることもある。一方、ビーズ１４の大きさの下限は特に限定されることはないが、小さすぎるとビーズに期待される機能が発揮されないことがある。また加工の観点からは、光の進行方向に複数のビーズが多数重なってしまうなど、適切な層の形成が困難となる。

ビーズ１４の屈折率は、フレネルレンズ２１からの映像光を入射する入光面を形成する界面においてビーズ１４の屈折率の方が高くなるように構成されている。本形態ではここは空気との界面である。その他例えばビーズ１４が当該界面で接着剤と接していることや他の透明な層と接することも考えられるが、上記のようにこの界面ではビーズ１４の方が屈折率が高くなるように構成させる。当該屈折率の差は、入射した映像光の集光の程度に影響し、さらに観察者側における映像光の拡散角を決定する。これはいわゆるスネルの法則に基づいて決まり、映像光の拡散性能に影響する。そしてこれを適切にすることで、入射した映像光を所望のように集光及び拡散することができる。なお、ビーズ１４の屈折率は、１．４以上であることが好ましい。

光吸収層１５は、図３、図４からわかるように、隣り合うビーズ１４の間のうち、透明基材１３側に配置され、光を吸収する機能を有する部位である。これにより後述するように外光を吸収して映像光のコントラストを向上させることができる。
このような光吸収層１５は例えば光を透過する樹脂や接着剤に、黒色や赤、青、緑等の必要な色の顔料、染料を混ぜた材料により構成することができる。光を透過する樹脂としては上記透明基材１３で例示した材料を挙げることができる。また接着剤としては、公知の粘着剤、接着剤、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いることができる。その中では例えばアクリル系の粘着剤を用いることができ、さらに具体的にはアクリル系共重合体とイソシアネート化合物とを組み合わせた粘着剤を挙げることができる。
一方、黒色の顔料や染料としてはカーボン、アニリン系等の黒色染料を挙げることができる。

これら透明基材１３、ビーズ１４、及び光吸収層１５は次のように組み合わされてビーズシート１２とされている。
すなわち、図４からわかるように、透明基材１３の一方の面（スクリーン面の方向）に沿って複数のビーズ１４が配列される。ビーズ１４の配列は特に限定されることなく、縦横に規則正しい配列、最密な配列、及び不規則な配列が挙げられる。ただし、出射する映像光の均一性を考慮すれば、縦横に規則正しい配列又は最密な配列であることが好ましい。
そして、隣接するビーズ１４間で、透明基材１３側には光吸収層１５が配置されている。

このとき、ビーズ１４のうち、フレネルレンズシート２１側で映像光の入光側となる面である入光面１４ａ、及び透明基材１３と接する部位で映像光の出光側となる面である出光面１４ｂは光吸収層１５と接しないように構成されている。これにより映像光が映像光源側から観察者側に提供される。

フレネルレンズシート２１側（入光面１４ａ）においてビーズ１４が光吸収層１５に接していないことが望ましい。これらが光吸収層１５に接していると映像光をビーズ１４に入光させる量が少なくなるため明るい映像を提供することが困難になる。

一方、透明基材１３側においてビーズ１４が当該透明基材１３に接して光吸収層１５に接していない出光面１４ｂの割合は、１０％程度が好ましい。この割合が小さすぎると、ビーズ１４を透過する映像光の量が少ないため明るい映像を提供することが困難になる。一方、この割合が大きすぎると光吸収層１５が相対的に小さくなることを意味し、外光を吸収する性能が低くなってしまう。すなわち、透明基材１３の入光面において、ビーズ１４ｂに接する面積と光吸収層１５に接する面積との比が１：９程度であることが好ましい。

次に偏向層１６について説明する。偏向層１６はビーズシート１２から出射された各方向に概ね均一に拡散された映像光に指向性を付与し、所望の方向に映像光を偏向させる機能を有する層である。本形態では図１乃至図４の上下方向、すなわち鉛直方向への映像光の出射を抑制するように構成されている。本形態において偏向層１６は図３、図４に示した断面を有してスクリーン面の１方向である水平方向に延在する形状を備える。

偏向層１６は上記透明基材１３の観察者側に積層されており、基材層１７の一方の面に沿って光を透過可能に並列された複数の光透過部１６ａと、隣接する２つの光透過部１６ａ間に並列された複数の空隙部１６ｂとを備えている。そして、本形態では光透過部１６ａ及び空隙部１６ｂは、図３、図４に示した断面を有して水平方向に延び、複数の光透過部１６ａ及び空隙部１６ｂが延びる方向とは異なる方向である鉛直方向に並列されている。

光透過部１６ａは、映像光を透過する機能を有する部位で、図３、図４に表れる断面において、略台形の断面を有する要素である。当該略台形断面における上底がフレネルレンズシート２１側、該上底より長い下底が観察者側にそれぞれ配置されている。本形態では隣り合う光透過部１６ａの下底側（観察者側）が連結されている。

光透過部１６ａは、光透過性を有する材料により形成されている。このような材料は特に限定されることはないが、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の１つ以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）を用いることができる。ここで光透過部１６ａの屈折率は特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点等から１．４９〜１．５６であることが好ましい。

空隙部１６ｂは、隣り合う光透過部１６ａ間に形成される溝状の空隙であり、本形態では略台形を有する。従って空隙部１６ｂには空気が存在する。この略台形断面における上底が観察者側、該上底より長い下底がフレネルレンズシート２１側に向けられている。
ここで、空隙部１６ｂの略台形断面における斜辺（脚部）は、透過型スクリーン１０の層の厚さ方向（図３、図４の紙面左右方向）に対して０度以上１０度以下の角度をなしていることが好ましい。本形態では、空隙部１６ｂは断面が略台形である例を示したが、これに限らず正方形、長方形、平行四辺形であってもよい。また、上記斜辺の傾きは必ずしも一定である必要はなく、透過型スクリーン１０の厚さ方向位置によって変化した折れ線状であってもよいし、曲線状であってもよい。さらに、空隙部１６ｂの上底の長さを小さくして断面を略三角形とすることもできる。

基材層１７は、図３からわかるように偏向層１６の観察者側に配置され、該偏向層１６を形成するための基材となる層である。従って、基材層１７は光透過性を有し、偏向層１６を形成及び保持することができる程度に強度を有していればよい。従って、基材層１７を構成する材料は特に限定されることはないが、上記した透明基材１３と同様のものを挙げることができる。

ハードコート層１８は、表面保護を目的として、透過型スクリーン１０のうち観察者側の最表面に設けられる層である。ハードコート層１８は透明な樹脂層として形成することができ、擦り傷、表面汚染に対する耐性の観点から、硬化性樹脂が硬化してなる樹脂硬化層として形成することが好ましい。
具体的には電離放射線硬化性樹脂、その他公知の硬化性樹脂等を要求性能に応じて適宜採用すればよい。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、オキセタン系、シリコーン系等が挙げられる。例えば、アクリレート系の電離放射線硬化性樹脂は、単官能（メタ）アクリレートモノマー、２官能（メタ）アクリレートモノマー、３官能以上の（メタ）アクリレートモノマーなどの（メタ）アクリル酸エステルモノマー、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステルオリゴマー乃至は（メタ）アクリル酸エステルプレポリマーなどからなる。さらに３官能以上の（メタ）アクリレートモノマーを例示すれば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等がある。

また、ハードコート層１８には、耐汚染性向上の機能を追加してもよい。これは例えばシリコーン系化合物、フッ素系化合物などを添加することにより可能となる。さらにその他の機能として帯電防止性向上、撥水性向上の機能を有するものとしてもよい。
帯電防止性向上のために用いることができる材料としては、電子伝導タイプではＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ＰＥＤＯＴ（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）；３，４−エチレンジオキシチオフェンポリマー）とＰＳＳ（ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）；スチレンスルホン酸ポリマー）とを共存）などが挙げられ、イオン導電タイプではリチウム塩系材料等が挙げられる。
また、撥水性向上のために用いることができる材料としては、フッ素系化合物等が挙げられる。

また、積層体１１にはそのほか必要に応じて各種機能を有する層を配置してもよい。これには例えば色調を補正する層（いわゆるＴｉｎｔ層）や若干の視野角拡大を目的とした光拡散層等を挙げることができる。

次にフレネルレンズシート２１について説明する。フレネルレンズシート２１は、積層体１１の映像光源側に配置されるシートであり、基部２２と、基部２２の表面に形成されたフレネルレンズ部２３と、入射側透明基材層２４と、を備えている。図５にはフレネルレンズ部２３を説明するために、フレネルレンズ部２３を正面から観察したときの形態を模式的に示した。

基部２２はフレネルレンズ部２３を形成するためのベースとなる層である。従って、基部２２は光透過性を有し、その一方の面にフレネルレンズ部２３を形成及び保持することができる程度に強度を有していればよい。これには例えば上記した透明基材１３と同様の材料を用いることができる。

フレネルレンズ部２３は、映像光源３から発散光束として透過型スクリーン１０に投射される映像光の進行方向を偏向させる機能を有している。具体的には、フレネルレンズ部２３は、発散光束として入射した映像光を、映像光入射側から映像光出射側へ向けて進む平行光束、例えば観察者側正面方向へ進む平行光束に偏向する。このようにフレネルレンズ部２３を用いて映像光をいったん平行光化させておくことにより、観察者に観察される映像、とりわけ、観察者によって斜め方向から観察される映像の明るさの面内ばらつきを効果的に緩和させることができる。

図５からわかるように、本形態のフレネルレンズ部２３はいわゆるサーキュラーフレネルレンズである。従って、複数の単位レンズ２３ａのそれぞれの長手方向は、所定の半径の円弧に沿って延びており、隣接する単位レンズ２３ａとは同心円をなすように配列されている。各単位レンズ２３ａの断面形状はその目的に応じて適宜公知のものを用いることができる。
本形態では、単位レンズ２３ａは水平方向に関しては該水平方向における中心位置を通る鉛直方向線Ａに対して線対称となっている。一方鉛直方向に関しては単位レンズ２３ａが配列される同心円の中心Ｏが、鉛直方向線Ａ上で透過型スクリーン１０より下方となるような形態である。このように中心Ｏをフレネルレンズ部２３の中心から鉛直方向下方に偏心させることにより、透過型スクリーン１０の下方から映像光を投射したとしても、映像光源３からの発散光束を効率よく平行光束にすることができる。また、このように透過型スクリーンの下方から映像光を照射する構成によって、映像光源３を観察者側に近付けることができ、表示装置１を薄くすることができる。

ただし、これに限定されることはなく、同心円の中心がフレネルレンズ部内に存在するサーキュラーフレネルレンズや、単位レンズが水平又は鉛直に直線状に延び、当該延びる方向とは異なる方向に複数の単位レンズが配列されるリニアフレネルレンズを適用することを妨げるものではない。

フレネルレンズ部２３を構成する樹脂としては、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を挙げることができる。
また、透過型スクリーン１０のサイズが大きい場合には成形性の観点からエポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）を用いることができる。

入射側透明基材層２４は、フレネルレンズシート２１の変形を防止し、フレネルレンズシート２１を支持できるように構成されている。かかる観点から、入射側透明基材層２４を形成する材料の具体例として、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を挙げることができる。また、入射側透明基材層２４の厚さは１ｍｍ乃至３ｍｍであることが好ましい。入射側透明基材層２４が１ｍｍ未満であると剛性が不十分となる虞がある。一方、入射側透明基材層２４が３ｍｍより厚くなると映像に不具合が生じる可能性が高くなる。

以上説明した透過型スクリーン１０は例えば次のように作製することができる。
初めに、例えば次のようにフレネルレンズシート２１を作製する。すなわち、上記した基部２２となるシート状部材と、フレネルレンズ部２３を成形できる凹凸形状を有する金型との間に、フレネルレンズ部２３となるべき硬化前の材料を充填する。そして当該硬化前の材料を適切な硬化手段を用いて硬化させる。これを離型して基部２２のうちフレネルレンズ部２３が形成されていない側の面に入射側透明基材層２４を接着剤を用いて接合する。これにより湾曲する前の状態のフレネルレンズシートを得ることができる。
なお、本形態では基部２２にフレネルレンズ部２３を積層し、さらに入射側透明基材層２４が配置される例を説明したが、基部２２を省き、入射側透明基材層２４に直接フレネルレンズ部２３を形成し、これをフレネルレンズシートとすることもできる。

次にこの湾曲する前のフレネルレンズシートを加熱して、軟化させ、例えば図３のようにフレネルレンズ部２３側が凸となるように曲面を成形する。具体的には、湾曲する前のフレネルレンズシートを構成する樹脂のガラス転移温度以上に加熱することで軟化させる。この温度は用いられた樹脂により決められるが６０℃乃至２５０℃が好ましく、より好ましくは７０℃乃至２００℃である。そして、この軟化したフレネルレンズシートを、所定の曲面形状を有した不図示の金型に、例えば押圧部材や気体圧力を用いて押し付ける。この状態でフレネルレンズシートを冷却することにより曲面を有するフレネルレンズシート２１を得る。

次にビーズシート１２を作製する。すなわち、上記した透明基材１３の一方の面に、光吸収層１５となるべき硬化前の材料を所望の厚さで塗布する。そして当該硬化前の材料に対して、複数のビーズ１４を載置するとともに、透明基材１３側に押し付けるように配置する。このように押し付けることによりビーズ１４が硬化前の光吸収層の材料を押し退けて透明基材１３に接する。そして押し付ける力により透明基材１３とビーズ１４との接触面積（すなわちビーズ１４における映像光の出光面１４ｂの面積）が決まる。その後、ビーズ１４を透明基材１３に押し付けたまま光吸収層１５となるべき材料を適切な硬化手段を用いて硬化させる。これにより湾曲する前の状態のビーズシート１２を得ることができる。

一方、基材層１７となる基材１７’の上に、偏向層１６を形成する。図６に説明のための図を示した。偏向層１６を形成するには、偏向層１６の形に対応した形の溝（ここに光透過部１６ａが形成される。）を所定のピッチで有する金型ロール３２を準備する。次に、当該金型ロール３２とニップロール３１との間に基材１７’を送り込む。図６に示した矢印ＶＩは、基材１７’を送り込む方向である。基材１７’の送り込みに合わせて、金型ロール３２と基材１７’との間に供給装置３５から光透過部１６ａを構成する組成物３０の液滴を供給し続ける。供給装置３５から基材１７’上に組成物３０を供給するとき、金型ロール３２と基材１７’との間に、組成物３０が溜まったバンクが形成されるようにする。このバンクにおいて、組成物３０が基材１７’の幅方向に広がる。

上記のようにして金型ロール３２と基材１７’との間に供給された組成物３０は、金型ロール３２およびニップロール３１間の押圧力により、基材１７’と金型ロール３２との間に充填される。その後、光照射装置３４によって組成物３０に紫外線等を照射し、組成物３０を硬化させることによって光透過部１６ａを形成することができる。光透過部１６ａが形成された後、基材１７’上に光透過部１６ａが形成されたシートは、剥離ロール３３を介して引かれることによって、金型ロール３２から引き剥がされる。そして所定の大きさに切断される。
これにより湾曲する前における基材層１７及び該基材層１７に積層された偏向層１６が形成される。

形成された湾曲する前におけるビーズシートの透明基材のうちビーズ１４が配置されていない側の面に、湾曲する前の偏向層のうち溝（空隙部１６ｂ）の開口が形成された側の面を接着剤等により接合する。
これにより湾曲する前のハードコート層１８を含まない積層体を得ることができる。

次にこの湾曲する前のハードコート層１８を含まない積層体を加熱して、軟化させ、例えば図３のようにハードコート層１８が形成される側が凸となるように曲面を成形する。具体的には、湾曲する前の積層体を構成する樹脂(ここではビーズ１４の材料については考慮しない）のガラス転移温度以上の温度に加熱することで軟化させる。この温度は用いられた樹脂により決められるが６０℃乃至２５０℃が好ましく、より好ましくは７０℃乃至２００℃である。そして、この軟化した積層体を、所定の曲面形状を有した不図示の金型に、例えば押圧部材や気体圧力を用いて押し付ける。この状態で積層体を冷却することにより曲面を有するハードコート層１８を含まない積層体となる。そしてこの積層体に対してスプレー塗布によりハードコート層１８を形成してこれを硬化する。これにより、曲面を有する積層体１１を得る。

ここで、積層体１１の偏向層１６は空隙部１６ｂの内側に気体以外の他の材料が充填されていないのでこのように積層体を湾曲させる加工をおこなっても当該部位における割れや剥離等の問題が生じない。そして当該空隙部１６ｂが変形を吸収することもできるので、湾曲も容易に行うことができる。

以上のように形成した湾曲したフレネルレンズシート２１のフレネルレンズ部２３側に湾曲した積層体１１を配置し、両者の外縁を互いに固定する等して位置決めをおこない、曲面を有する透過型スクリーン１０を得ることができる。

以上説明した透過型スクリーン１０を備える表示装置１によれば、例えば次のように観察者に映像光を提供することができる。光路例を示しつつ説明する。ただし、ここで示す光路例は概念的なものであり、反射角や屈折角等を厳密に表したものではない。

図１に示したように、映像光源３から出射した映像光Ｌ１は、透過型スクリーン１０の入光面側に達する。
このようにして透過型スクリーン１０の入光面側に達した映像光は、図３に映像光Ｌ３１で示したように、フレネルレンズシート２１のフレネルレンズ部２３の作用により観察者側（正面方向）に平行となるように偏向される。

フレネルレンズシート２１で偏向された映像光Ｌ４１、Ｌ４２は図４に表したようにビーズ１４に達する。ビーズ１４に達した映像光Ｌ４１、Ｌ４２は、ビーズの球面の作用により屈折して向きが変わり、この例ではそれぞれ鉛直方向上下に進む映像光となる。なお、球状であるビーズ１４により、上記例示した映像光Ｌ４１、Ｌ４２を含め、ビーズ１４に入射した映像光は該ビーズ１４を頂点とした円錐状に各方向に均等に拡散して観察者側に出射される。従って、このままであると、映像光は各方向に分散されているので、不要な方向、好ましくない方向へ映像光が出射されてしまう。

これに対して、図４に例示した映像光Ｌ４１、Ｌ４２のように、本形態では偏向層１６において、光透過部１６ａと空隙部１６ｂとの界面において全反射させて観察者側正面に映像光を向けることが可能である。これにより鉛直方向上下への映像光の出射を抑制するとともに正面への映像光の明るさを高めることができる。一方水平方向（図４の紙面奥／手前方向）では映像光はビーズ１４における光の拡散が維持されており、広い範囲で映像光を見ることが可能である。

これに対して観察者側から透過型スクリーン１０に照射される外光は、図４に例を示した外光Ｌ４３のように、偏向層１６で偏向される等してビーズシート１２の光吸収層１５に達して吸収される。これによりコントラストを向上させることができる。

以上のように、透過型スクリーン１０及びこれを用いた表示装置１によれば、曲面を有し、外観に優れたものとなる。これにより例えば自動車の内装に合わせて画面を曲げて配置することができ、設計の自由度や外観が向上する。ここで、透過型スクリーン１０は当該湾曲するように形成する際し、曲げ難さや材料の割れが防止される構造を備えているので、さらにこれらの効果が顕著となる。

そして、透過型スクリーン１０及びこれを用いた表示装置１は、当該曲げ易い構造を有しつつも、映像光の指向性を高めることが可能である。例えば本形態では水平方向には映像光を拡散し、鉛直方向にはこれを抑制することができる。この表示装置１を自動車に設置したときには、鉛直上方への映像光の出射が抑制されているので、映像光がフロントガラスに映り込むことが防止される。特に透過型スクリーン１０は曲面を有しているので、部位によっては上方に映像光が出射されやすいことがあるが、上記偏向層１６によりこれを効率よく抑制することができる。
なお、偏向層において空隙部が延びる方向を変更することにより、映像光が出射される方向も変更することが可能である。すなわち、空隙部が鉛直方向に延びるように偏向層を積層すれば水平方向への視野角が制限される。

また、映像光はビーズ１４及び偏向層１６により偏向されて観察者側に出射されるが、フレネルレンズシート２１によりビーズ１４には映像光が平行で均一な状態で入射するので、その集光も効率よくおこなわれ、光吸収層で吸収されてしまう映像光を少なくすることができる。一方、偏向層１６には光を吸収する部材を用いていないので映像光が効率よく観察者に提供される。
外光についてはその少なくとも一部が光吸収層１５に吸収されてコントラストが向上されている。

１ リアプロジェクション表示装置（表示装置）
２ 筐体
３ 映像光源
１０ 透過型スクリーン
１１ 積層体
１２ ビーズシート
１３ 透明基材
１４ ビーズ
１５ 光吸収層
１６ 偏向層
１６ａ 光透過部
１６ｂ 空隙部
１７ 基材層
１８ ハードコート層
２１ フレネルレンズシート
２２ 基部
２３ フレネルレンズ部
２４ 入射側透明基材層

Claims (4)

1. 入光面側から入射した映像光を出光面側に透過させる複数の層が積層された透過型スクリーンであって、
   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出光側に配置される積層体と、を備え、
   前記積層体は、
   スクリーン面に沿った方向に球体であるビーズが複数配列されており、
   隣り合う前記ビーズ間は光を吸収可能に形成されており、
   前記ビーズの前記フレネルレンズシートとは反対側には、スクリーン面に沿った方向に配列され、光を透過する樹脂により形成された複数の光透過部を有し、
   隣り合う前記光透過部間に形成された空隙を具備している、透過型スクリーン。
2. 前記光透過部及び前記空隙は、スクリーン面に沿って１つの方向に延び、当該延びる方向とは異なる方向に配列されている、請求項１に記載の透過型スクリーン。
3. 請求項１又は２に記載の透過型スクリーンと、
   前記透過型スクリーンの背面側に配置される映像光源と、を備えるリアプロジェクション表示装置。
4. 請求項２に記載の透過型スクリーンと、
   前記透過型スクリーンの背面側に配置される映像光源と、を備え、
   前記光透過部及び前記空隙が延びる前記１つの方向が水平方向である、リアプロジェクション表示装置。

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