JP2014199340A - ビーズシート、透過型スクリーン、およびリアプロジェクション表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】意匠性に優れた透過型スクリーンを簡単に製造できるビーズシートを提供する。【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透過型スクリーンに用いるビーズシートであって、基材層と、該基材層上に配置された複数のビーズと、を備え、ビーズは透光性を有する球体であり、複数のビーズは基材層の厚さ方向に重ならないように配置されており、厚さ方向の投影面積において、複数のビーズの投影面積の合計が６０％以上９０％以下である、ビーズシートとする。【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、該透過型スクリーンに用いるビーズシート、および該透過型スクリーンを備えたリアプロジェクション表示装置に関する。

従来、映像を表示可能な多様な表示装置が種々のシステムに組み込まれてきた。昨今では、表示装置が適用されるシステムの分野がさらに広がり、広く生活に関連するシステムにも表示装置が組み込まれるようになってきている。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、表示装置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表示装置には、単に映像を表示する機能が期待されるだけでなく、システム全体との意匠性の観点からの調和も要求される。

特許文献１には、三次元曲面をなすように形成することで意匠性を向上した透過型スクリーンの製造方法が開示されている。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を吸収する部位と、が交互に配置された層（光学機能層）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。

特開２０１２−１５９６４７号公報

特許文献１に記載された透過型スクリーンのように三次元曲面をなすように形成することによって、意匠性を向上させることができると考えられる。しかしながら、特許文献１に開示されている透過型スクリーンは、該透過型スクリーンに備えられた光学機能層が複雑な構造を有していることによって、透過型曲面スクリーンの製造工程が複雑になる問題があった。また、当該光学機能層が複雑な構造を有していることによって、曲面をなすように透過型スクリーンを曲げることが容易ではないという問題もあった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、意匠性に優れた透過型スクリーンを容易に製造できるビーズシートを提供することを課題とする。また、意匠性に優れた透過型スクリーンおよび該透過型スクリーンを備えた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。

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透過型スクリーンに用いるビーズシートあって、基材層と、該基材層上に配置された複数のビーズと、を備え、該ビーズは透光性を有する球体であり、複数のビーズは基材層の厚さ方向に重ならないように配置されており、厚さ方向の投影面積において、複数のビーズの投影面積の合計がビーズが配置された範囲に対して６０％以上９０％以下である、ビーズシートである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のビーズシートにおいて、隣り合うビーズ間に光を吸収する光吸収部が形成されている。

請求項３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積層体を有する透過型スクリーンであって、積層体は一方の面側に凸となるように湾曲した部分を有しており、積層体が、出光面側から、ハードコート層およびビーズシート層を備え、ビーズシート層が、基材層と、該基材層上に配置された複数のビーズと、を備え、ビーズは透光性を有する球体であり、複数のビーズは積層体の厚さ方向に重ならないように配置されている、透過型スクリーンである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の透過型スクリーンにおいて、隣り合うビーズ間に光を吸収する光吸収部が形成されている。

請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の透過型スクリーンにおいて、積層体の入光面側に、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートを備えている。

請求項６に記載の発明は、請求項３乃至５のいずれかに記載の透過型スクリーンと、透過型スクリーンの入光面側に配置された映像光源と、を備えた、リアプロジェクション表示装置である。

本発明によれば、意匠性に優れた透過型スクリーンを容易に製造できるビーズシートを提供することができる。また、意匠性に優れた透過型スクリーンおよび該透過型スクリーンを備えた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。

リアプロジェクション表示装置１の内部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鉛直方向の断面図である。 ビーズシート層１３の一部を拡大した断面図である。 フレネルレンズ部２３を説明する透過型スクリーン１０の正面図である。 ビーズシート１３’の層構成を説明する断面図である。 ビーズシート１３’におけるビーズ１５の配置の一例を説明する平面図である。 ビーズシート１３’におけるビーズ１５の配置の他の例を説明する平面図である。 透過型スクリーン１１０の層構成を説明する鉛直方向の断面図である。 ビーズシート１１３’の層構成を説明する断面図である。

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つの実施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、自動車のダッシュボード部に内蔵され、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を支持可能な開口を有しており、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、照射領域が次第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としては従来公知な光源、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、本実施形態において、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４は、ビーズシート層１３の一部を拡大した断面図である。図１、図２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、その中央が観察者側に突出するような凸状の曲面に形成されている。これにより外観に優れたスクリーン、及びこれを備える表示装置を提供することができる。

本実施形態では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。ただし、凸となる位置は特に限定されることない。また、凸となる向きも限定されることなく映像光源側（背面側）に凸（すなわち観察者側からみると凹）であってもよい。さらに、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。

透過型スクリーン１０は入光面側（映像光源側）から入射した映像光を出光面側（観察者側）に透過させる透過型スクリーンである。透過型スクリーン１０は、図３からわかるように積層体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は一方の面側に凸となるように湾曲した部分を有している。また、図３からわかるように、積層体１１は複数の層が積層された構造を有しており、出光面側（観察者側）から、ハードコート層１２およびビーズシート層１３を備えている。

ハードコート層１２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１２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１２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。

ビーズシート層１３は、基材層１４および基材層１４上に配置された透光性を有する複数のビーズ１５を備えている。また、複数のビーズ１５は積層体１１の厚さ方向に重ならないように配置されている。なお、厚さ方向とは、層面の法線方向である。さらに、本実施形態では、複数のビーズ１５が、一部が基材層１４に埋設するように配置されており、隣り合うビーズ間１５、１５に光を吸収する光吸収部１６が形成されている。

基材層１４は、ビーズシート層１３を形成するためのベースとなる層である。従って、基材層１４は透光性を有し、ビーズシート層１３の形状を保持することができる程度に強度を有するように構成されている。このような基材層１４を構成する材料の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、エチレン−α−オレフィン共重合体エラストマー、酸変性ポリオレフィン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート（略称として「ＰＥＴ」と記載することがある。）、ポリブタジエンテレフタレート、ナイロン等の単体、又は混合体（共押出フィルム等）、及びラミネート品等を挙げることができる。

基材層１４の厚さ（基材層１４のうちビーズ１５、１５、…が配置された部分を除いた部分の厚さ。すなわち基材層１４の最も薄い部分の厚さ。）は特に限定されるものではないが、通常３０μｍ以上２００μｍ以下であり、６０μｍ程度が好ましい。３０μｍ未満とすると映像のぎらつきは低減されるが、製造しにくくなることがある。また、２００μｍを超えると製造は容易になるが、映像にぎらつきがみられることがあるためである。

ビーズ１５は光透過性を有する微小な球体である。ビーズ１５は、後述するように、フレネルレンズシート２１から出射した光をその内側で集光し、さらにビーズ１５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１５は基材層１４上に配置される。ビーズ１５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。

ビーズ１５は、例えばガラスビーズや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１５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１５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１５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１５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１５の屈折率の方が高くなるように構成されている。本実施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１５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１５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１５の屈折率は、１．４以上であることが好ましい。

本実施形態では、ビーズ１５は、基材層１４の映像光源側に配置されている。本実施形態のように基材層１４に対してビーズ１５が備えられる側が凹となるように積層体１１が湾曲している場合、湾曲させる前の状態（以下、ビーズシート層１３を構成するシートであって、湾曲させる前のものをビーズシート１３’という。）では隣り合うビーズ１５、１５間に隙間が形成されている（図６乃至図８参照）。隣り合うビーズ１５、１５間に隙間がない若しくは隙間が小さい場合、湾曲される際に隣り合うビーズ１５、１５がぶつかって湾曲させ難くなったり、ビーズ１５が欠落したりする虞があるからである。ビーズシート１３’の構成については後述する。

上記のように基材層上に所定の間隔を有してビーズが複数配置されたビーズシート１３’を用いることによって、湾曲した透過型スクリーンを容易に製造することができる。すなわち、意匠性に優れた透過型スクリーンを容易に製造することができる。

一方、基材層１４に対してビーズ１５が備えられる側が凸となるように積層体１１を湾曲させる場合は、湾曲させる前後で比較すると湾曲させた後の方が隣り合うビーズ１５、１５間に隙間が広くなるため、湾曲させる前の状態では隣り合うビーズ１５、１５間に隙間を狭くする、若しくはなくすことが好ましい。

なお、上記隣り合うビーズ１５、１５間の隙間の説明は、基材層１４上にビーズ１５を配置させた後に湾曲させることを前提として説明しているが、基材層１４を湾曲させた後に基材層１４上にビーズ１５を配置させてもよい。基材層１４を湾曲させた後に基材層１４上にビーズ１５を配置させる場合、例えば以下のようにして、ビーズシート層１３を作製することができる。まず、基材層１４を湾曲させる。その後、硬化する前の硬化性樹脂（例えば、後述する光吸収部１６を構成する樹脂）を基材層１４上にスプレーなどで塗布する。次に、基材層１４のうち上記硬化性樹脂が塗布された面側にビーズ１５を配置する。そして、基材層１４の曲面形状に対応した型でビーズ１５を押し付けつつ上記硬化性樹脂を硬化させることによって、ビーズシート層１３を作製することができる。

光吸収部１６は光を吸収する機能を有する部位である。光吸収部１６は、基材層１４の入光面側の面において隣り合うビーズ１５、１５間に形成されており、好ましくは基材層１４の入光面側の面においてビーズ１５に接していない部分全体に形成されている。光吸収部１６を備えた形態とすることによって、後に説明するように光吸収部１６において外光を吸収し、透過型スクリーン１０に表示される映像のコントラストを向上させることができる。

光吸収部１６の厚さｔ（最も厚い部分の厚さ）は、ビーズ１５の半径をｒ、ビーズ１５が基材層１４に埋設されている深さをｄとして、ｔ≦ｒ−ｄであることが好ましい。光吸収部１６の厚さｔがこれよりも厚いと映像光が光吸収部１６によって吸収されやすくなる。

光吸収部１６を構成する材料としては、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、染料を混ぜた組成物を挙げることができる。光を透過する樹脂としては上記基材層１４を構成する材料として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。

上述した特許文献１に開示されているような従来技術では、光吸収部をストライプ状に設けていた。一方、透過型スクリーン１０では、上記のように基材層１４のビーズ１５が配置されている側の面のうち、ビーズ１５に接していない部分全体を光吸収部１６とすることができる。したがって、スクリーンの正面視において（観察者側から見て）、従来よりも光吸収部が形成される面積を大きくすることができるので、後述するようにして外光を吸収できる量が多くなり、透過型スクリーンに表示される映像のコントラストを向上させることができる。

以上のような構成のビーズシート層１３を備えることによって、後述するようにフルネルレンズシート２１を透過して観察者側（正面方向）に平行または近づくように収束された映像光がビーズ１５によって結像されるとともに拡散され、視野角が広がった映像を観察者に提供することができる。

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の入光面側に配置されており、積層体１１と同じ方向に凸となるように湾曲していることが好ましい。また、フレネルレンズシート２１は基部２２、および基部２２の表面に形成されたフレネルレンズ部２３を備えている。図５にはフレネルレンズ部２３を説明するために透過型スクリーン１０を正面視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部分である。従って、基部２２は透光性を有し、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するように構成されている。基部２２を構成する材料の具体例としては、ポリカーボネートやシクロオレフィン、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ））などのフィルム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。

基部２２の厚さ（フレネルレンズシート２１のフレネルレンズ部２３を除いた部分の厚さ。すなわちフレネルレンズシート２１の最も薄い部分の厚さ。）は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。基部２２の厚さを１ｍｍ以上とすることによって、フレネルレンズシート２１に十分な剛性を付与しやすくなる。一方、基部２２の厚さを２ｍｍ以下とすることによって、透過型スクリーン１０の厚さが厚くなり過ぎる、映像光の透過率が低下する、ゴースト（二重像）が発生する等の不具合を防止しやすくなる。

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、例えば正面方向へ進む平行光束に変換する。このようにフレネルレンズ部２３を用いて映像光を一旦平行光束にしておくことにより、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内面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、本実施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。図５は、フレネルレンズ部２３を説明する透過型スクリーン１０の正面図である。従って、複数の単位レンズ２４のそれぞれの長手方向は、所定の半径を有した円弧状に延びており、隣接する単位レンズ２４とは同心円をなすように配列されている。各単位レンズ２４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。
本実施形態では、単位レンズ２４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２４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。

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。フレネルレンズシート２１は、公知の方法により作製することができる。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。

次に上記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を得ることができる。

積層体１１は、以下のようにしてビーズシート１３’を作製した後これを湾曲させ、ビーズシート１３’の基材層１４側の面にハードコート層１２を形成することによって得ることができる。

図６は、ビーズシート１３’の層構成を説明する断面図である。上述したように、ビーズシート１３’では隣り合うビーズ１５、１５間に隙間が形成されるようにして基材層１４上に複数のビーズ１５が配置されている。隣り合うビーズ１５、１５間に隙間がない若しくは隙間が小さい場合、湾曲される際に隣り合うビーズ１５、１５がぶつかって湾曲させ難くなったり、ビーズ１５が欠落したりする虞があるからである。ビーズシート１３’は湾曲させやすくする観点から複数のビーズ１５が最密となるように配置されていない。具体的には、ビーズシート１３’は厚さ方向の投影面積において、複数のビーズ１５の投影面積の合計が、ビーズ１５が配置された範囲全体の投影面積に対して６０％以上９０％以下である。湾曲させやすくするという観点からは、上記割合は８０％以下であることが好ましく、７５％以下であることがより好ましく、７０％以下であることがさらに好ましい。なお、ビーズシート１３’全体を湾曲させるわけではない場合、湾曲させる部分の厚さ方向の投影面積において、複数のビーズ１５の投影面積の合計が当該部分全体の投影面積に対して上記割合であることが好ましい。

上記のように最密とならないように基材層１４上にビーズ１５を配置することによって、ビーズシート１３’の平面視において、隣り合うビーズ１５、１５間の間隔が所定の方向に連通している部分（所定の方向に沿ってビーズ１５が配置されていない部分）を有するようになりやすい。所定の方向とは、ビーズシート１３’を湾曲させる方向に対して直交する方向であることが好ましい。図７および図８を参照しつつ、ビーズ１５の配置例について説明する。

図７は、ビーズシート１３’におけるビーズ１５の配置の一例を説明する平面図である。図７において、隣り合うビーズ１５、１５間の間隔が連通している方向を矢印で示している。すなわち、図７に示した例では、隣り合うビーズ１５、１５間の間隔が紙面左右方向に連通している（紙面左右方向に沿ってビーズ１５が配置されていない部分が形成されている。）。このような形態のビーズシート１３’は、図７の紙面上下方向に平行な厚さ方向断面において湾曲させることが容易になる。

図８は、ビーズシート１３’におけるビーズ１５の配置の他の例を説明する平面図である。図８において、隣り合うビーズ１５、１５間の間隔が連通している方向を矢印で示している。すなわち、図８に示した例では、隣り合うビーズ１５、１５間の間隔が紙面左右方向に連通している（紙面左右方向に沿ってビーズ１５が配置されていない部分が形成されている。）とともに、隣り合うビーズ１５、１５間の間隔が紙面上下方向にも連通している（紙面上下方向に沿ってビーズ１５が配置されていない部分が形成している。）。このような形態のビーズシート１３’は、図８の紙面上下方向に平行な厚さ方向断面および紙面左右方向に平行な厚さ方向断面の何れにおいても湾曲させることが容易になるので、汎用性が高くなる。

上記のように最密とならないように基材層１４上にビーズ１５が配置されたビーズシート１３’を作製することによって、これを湾曲させてビーズシート層１３を形成することが容易になる。

なお、ビーズシート１３’においてビーズ１５がほぼ均等に分散して配置した場合、このようなビーズシート１３’を湾曲させてビーズシート層１３を形成することによって、湾曲させたときの曲率半径が一定でなければ、ビーズシート層１３におけるビーズ１５の配置には疎密ができる。

また、最密とならないように基材層１４上にビーズ１５が配置されたビーズシート１３’を湾曲させてビーズシート層１３を形成することによって、ビーズシート層１３におけるビーズ１５の配置も通常は最密とならない。ビーズシート層１３は、観察者側に凸となるように湾曲された場合、映像光源側に対して観察者側の方が投影面積が小さいことが望ましい。また、映像光源側に凸となるように湾曲させた場合は、観察者側に対して映像光源側の方が投影面積が小さいことが望ましい。

なお、ビーズシート層１３のうち湾曲した部分において、ビーズ１５が配置された範囲の面積に対する各ビーズ１５の最大断面の合計は、６０％以上９０％以下であることが好ましい。各ビーズ１５の最大断面は、例えば各ビーズ１５の直径から算出できる。また、各ビーズ１５の最大断面の合計は、例えば各ビーズ１５の最大断面×ビーズ１５の個数から算出できる。ビーズ１５の量を多くすることによって映像光を拡散させつつ透過させやすくなり、ビーズ１５の量をある程度少なくすることによって湾曲したビーズシート層１３を得やすくなる。

上記のようにビーズシート１３’においてビーズ１５は最密とならないように基材層１４上に配置することが好ましいが、一方で隣り合うビーズ１５、１５間の隙間が広すぎると、基材層１４上に配置できるビーズ１５の数が少なくなり、透過型スクリーン１０全体としてビーズ１５に入射される映像光が少なくなるため、後述するようにして映像光を透過させつつ拡散させる効果を得難くなる。したがって、以下に説明するような観点から、隣り合うビーズ１５、１５の間隔は、１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以上６μｍ以下であることがさらに好ましい。

上述したようにビーズ１５の直径は１００μｍ以下（半径５０μｍ以下）であることが好ましいので、ビーズ１５の直径をこの範囲の最大値（直径１００μｍ）とし、積層体１１を曲率半径１ｍｍで湾曲させる場合を考えると、ビーズ１５、１５の間隔は、５．３μｍ以上必要になる。したがって、この場合はビーズ１５、１５の間隔が２０μｍ程度あれば十分である。また、ビーズ１５の直径を２０μｍとし、積層体１１を曲率半径１５ｍｍで湾曲させる場合を考えると、ビーズ１５、１５間隔は０．０１μｍ程度必要になる計算であるが、製造のし易さの観点から１μｍ以上であることが好ましい。このようなビーズ１５、１５の間隔は、例えば下記式で算出できる。なお、下記式において、Ｒはビーズシートの曲率半径、ａはビーズの半径である。
ビーズ間隔＝２Ｒ ａｒｃ ｃｏｓ(√(Ｒ^２−２ａＲ)/(Ｒ−ａ))−２ａ

基材層１４上にビーズ１５を上記のように配置する方法は特に限定されない。例えば、まず、基材層１４の一方の面上に光吸収部１６となるべき硬化前の材料を所望の厚さで塗布する。その後、複数のビーズ１５を分散するように配置し、ビーズ１５を基材層１４側に押圧する。ビーズ１５を押圧した際に、ビーズ１５と基材層１４との間にある光吸収部１６を構成する材料はビーズ１５によって押し退けられ、ビーズ１５と基材層１４との間には光吸収部１６が形成されないようにすることができる。また、ビーズ１５を押圧する力を調整することによって、ビーズ１５が基材層１４に埋設される深さを調整することができ、ビーズ１５と基材層１４との界面の大きさを調整することができる。その後、ビーズ１５を基材層１４に押し付けたまま光吸収部１６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、ビーズシート１３’を得ることができる。

次に上記ビーズシート１３’を加熱して軟化させ、例えば基材層１４側が凸となるように曲面を成形する。具体的には、ビーズシート１３’を構成する樹脂（ここではビーズ１５の材料については考慮しない。）のガラス転移温度以上（ただし、ビーズ１５の融点未満。）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、この軟化したビーズシート１３’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。この状態でビーズシート１３’を冷却することにより曲面を有するビーズシート層１３を作製することができる。このとき、ビーズシート１３’は簡易な構成のため、破損することなく湾曲させることが容易であり、大きく湾曲させることも容易である。その後、基材層１４の表面にハードコート層１２を構成する樹脂をスプレーなどで塗布および硬化させることによって、ハードコート層１２を形成することができる。
上記のようにして、湾曲した積層体１１を作製することができる。

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枠体等で固定する等して位置決めを行い、曲面を有する透過型スクリーン１０を得ることができる。

上記のように、透過型スクリーン１０は複雑な工程を経ることなく容易に製造することができる。また、透過型スクリーン１０は湾曲した部分を備えていることによって、意匠性に優れた透過型スクリーンとすることができる。

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、Ｌ３２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内で偏向された映像光は、ビーズ１５に達する。ビーズ１５に達した映像光Ｌ４１、Ｌ４２は、ビーズ１５の球面の作用により屈折して向きが変わる。図４に示した例では、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１５により、上記例示した映像光Ｌ４１、Ｌ４２を含め、ビーズ１５に入射した映像光は該ビーズ１５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。このとき、ビーズ１５に入射して基材層１４を透過する光は、ビーズ１５と基材層１４との界面を透過する。図４に示したようにビーズ１５の一部を基材層１４に埋設させることによって、ビーズ１５と基材層１４との界面を大きくし、多くの映像光を観察者側に透過させることができる。ビーズ１５と基材層１４との界面の幅Ｗは、例えば、ビーズ１５と基材層１４との界面の面積と、基材層１４と光吸収部１６との界面の面積の比率が、ビーズ１５と基材層１４との界面の面積：基材層１４と光吸収部１６との界面の面積＝１：９程度になるように設定することが好ましい。Ｗが小さ過ぎると映像光が光吸収部１６に吸収される割合が増加し、輝度が低下する虞がある。一方、Ｗが大き過ぎると光吸収部１６における外光の吸収効率が低下し、コントラストが低下する虞がある。

一方、図４に光Ｌ４３で示したように観察者側から透過型スクリーン１０に入射した外光（太陽光や室内灯等による光）の少なくとも一部は、光吸収部１６によって吸収され、観察者側に反射されない。したがって、透過型スクリーン１０に表示される映像のコントラストを向上させることができる。このとき、本実施形態では光吸収部１６よりも観察者側には光を散乱させる部材が備えられていないため、外光は散乱されることなく光吸収部１６によって吸収される。
また、上述したように本実施形態では光吸収部１６の面積を大きくして多くの外光を吸収可能であり、この点からも、透過型スクリーン１０に表示される映像のコントラストを向上させることができる。
また、ビーズ１５と基材層１４との界面の幅Ｗをビーズ１５の粒径Ｄより小さくすることによって、外光を光吸収部１６によって吸収させやすくするとともに、映像光はビーズ１５および基材層１４を透過しやすくなるので、透過型スクリーン１０に表示される映像のコントラストを向上させることができる。

次に、他の本実施形態にかかる透過型スクリーン１１０について説明する。図９は、透過型スクリーン１１０の層構成を説明する鉛直方向の断面図であり、図３に相当する図である。

透過型スクリーン１１０は、ビーズシート層１３にかえてビーズシート層１１３を有している点以外は透過型スクリーン１０と同様である。したがって、以下にはビーズシート層１１３を中心に透過型スクリーン１１０について説明する。ビーズシート層１１３は、図１０に示したビーズシート１１３’を湾曲させて得ることができる。

図１０はビーズシート１１３’の層構成を説明する断面図であり、図６に相当する図である。ビーズシート１１３’は、バインダ層１７を有している以外はビーズシート１３’と同様であり、ビーズ１５の配置条件もビーズシート１３’と同様である。

バインダ層１７は透光性を有する材料で構成されている。また、バインダ層１７はビーズ１５と屈折率が同じであることが好ましい。バインダ層１７とビーズ１５との界面で意図しない光の屈折等を抑制できるからである。バインダ層１７を構成するバインダとしては、上記条件を満たしつつ、硬化させることによってビーズ１５を基材層１４上に固定できる樹脂を用いることができる。

このようなビーズシート１１３’は、例えば以下のようにして作製できる。まず、バインダ層１７となる硬化前の樹脂にビーズ１５を分散させる。このとき、ビーズ１５を分散させた上記樹脂を基材層１４上の塗工した後にビー時が露出するように、上記樹脂の量を調整する。このようにしてビーズ１５を樹脂に分散させた組成物を基材層１４上に塗工して当該樹脂を硬化させることによって、バインダ層１７を介して基材層１４上にビーズ１５を固定することができる。その後、光吸収部１６を構成する組成物を塗工して硬化させることにより、ビーズシート１１３’を作製することができる。

ビーズシート１１３’はビーズシート１３’と同様にして湾曲させることができ、ビーズシート１１３’を用いることによって透過型スクリーン１０と同様にして湾曲した透過型スクリーン１１０を容易に作製することができる。

このような透過型スクリーン１１０も透過型スクリーン１０と同様に、表示される映像のコントラストを向上させることができる。

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、１１０ 透過型スクリーン
１１、１１１ 積層体
１２ ハードコート層
１３、１１３ ビーズシート層
１３’、１１３’ ビーズシート
１４ 基材層
１５ ビーズ
１６ 光吸収部
１７ バインダ層
２１ フレネルレンズシート
２２ 基部
２３ フレネルレンズ部
２４ 単位レンズ

Claims (6)

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透過型スクリーンに用いるビーズシートであって、
   基材層と、該基材層上に配置された複数のビーズと、を備え、
   前記ビーズは透光性を有する球体であり、
   前記複数のビーズは前記基材層の厚さ方向に重ならないように配置されており、
   厚さ方向の投影面積において、前記複数のビーズの投影面積の合計が前記ビーズが配置された範囲に対して６０％以上９０％以下である、ビーズシート。
2. 隣り合う前記ビーズ間に光を吸収する光吸収部が形成されている、請求項１に記載のビーズシート。
3. 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積層体を有する透過型スクリーンであって、
   前記積層体は一方の面側に凸となるように湾曲した部分を有しており、
   前記積層体が、前記出光面側から、ハードコート層およびビーズシート層を備え、
   前記ビーズシート層が、基材層と、該基材層上に配置された複数のビーズと、を備え、
   前記ビーズは透光性を有する球体であり、
   前記複数のビーズは前記積層体の厚さ方向に重ならないように配置されている、
   透過型スクリーン。
4. 隣り合う前記ビーズ間に光を吸収する光吸収部が形成されている、請求項３に記載の透過型スクリーン。
5. 前記積層体の前記入光面側に、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートを備えている、
   請求項３または４に記載の透過型スクリーン。
6. 請求項３乃至５のいずれかに記載の透過型スクリーンと、
   前記透過型スクリーンの前記入光面側に配置された映像光源と、を備えた、
   リアプロジェクション表示装置。

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