JP2016218148A - 透過型スクリーン及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】的確に垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することが可能な透過型スクリーン及びそれを搭載した表示装置を提供する。
【解決手段】透過型スクリーン１００は、一方の面側に凸となるように湾曲した形状を有する積層体及びフレネルレンズ層１２０を備えている。そして、積層体は、複数の層が厚さ方向に積層された構造を有しており、入光面側から、第１基材層１１１、第１光学機能層２００、第１接着層１１２、光拡散層１１３、第２接着層１１４、第２光学機能層３００、第２基材層１１５、第３接着層１１６及び支持体１１７を備えており、２つの光学機能層を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、一方の面側から投射された投射光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーン及び当該透過型スクリーンを備えた表示装置に関する。

従来、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。このような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光源から投射光を投射し、スクリーンの前面側（観察者側）に画像を表示形成する表示装置である。

また、このようなリアプロジェクション表示装置は、透過型のスクリーンを有し、当該透過型スクリーンには、投射光源からの投射光を前面側に出射するに際して観察者が適切で良質な画像として観察できるように、フレネルレンズ層や各種光学的機能を有する層が備えられている（例えば、特許文献１及び２）。

特開２０１２−１５９６４６号公報 特開２０１５−７５５３５号公報

しかしながら、このようなリアプロジェクション表示装置は、設置場所や設置環境などによって、垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することが望まれているものの、特許文献１又は２に記載の装置にあっては、垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することはできない。

特に、このようなリアプロジェクション表示装置においては、曲面などのスクリーンを湾曲させる設置場所において垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することを顕著に望まれているが、特許文献１又は２に記載の装置にあっては、的確に垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することは難しい。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、的確に垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することが可能な透過型スクリーン及びそれを搭載した表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一実施形態における透過型スクリーンは、一方の面側から投射された投射光を他方の面側に透過して画像を表示する透過型スクリーンであって、一方の面側から入光された投射光の透過及び吸収をして前記画像の視野角を制御する光学機能層であって、第１の方向に延在するとともに当該第１の方向とは異なる第２の方向に並列されて形成された光を透過する複数の第１光透過部と、隣り合う前記第１光透過部間に形成された光を吸収する複数の第１光吸収部とを有する第１光学機能層と、前記第１光学機能層から出力された投射光の透過及び吸収をして前記画像の視野角を制御する光学機能層であって、第１の方向とは異なる第３の方向に延在するとともに当該第３の方向とは異なる第４の方向に並列されて形成された光を透過する複数の第２光透過部と、隣り合う前記第２光透過部間に形成された光を吸収する複数の第２光吸収部とを有する第２光学機能層と、前記第１光学機能層又は前記第２光学機能層から出力された透過光を拡散させる光拡散層と、を備える構成を有している。

この構成により、本発明の一実施形態における透過型スクリーンは、的確に垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することができる。

本発明の一実施形態における透過型スクリーンなどは、的確に垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することができる。

本発明に係るリアプロジェクション表示装置の一実施形態における内部構造を概念的に表した図である。 一実施形態における透過型スクリーンの斜視図である。 一実施形態における透過型スクリーンの層構成を説明する垂直方向及び水平方向の断面図である。 一実施形態における第１光学機能層及び第２光学機能層の構造の一例を示す図である。 一実施形態における水平方向及び垂直方向における表示形成される画像の視野角と輝度の関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明に係る透過型スクリーン及びそれを搭載した表示装置をリアプロジェクション表示装置又はそれに設けられた透過型スクリーンに適用した場合の実施形態である。ただし、本発明は、その技術的思想を含む範囲で以下の実施形態に限定されない。

［１］リアプロジェクション表示装置
まず、図１を用いて本実施形態のリアプロジェクション表示装置（以下、単に「表示装置」ともいう。）１０の構成及び概要について説明する。なお、図１は、本実施形態の表示装置１０の内部構造を概念的に表した図である。

表示装置１０は、主に、透過型スクリーン１００と、筐体２０と、光源部３０と、を備えている。なお、表示装置１０、その他の部材については図示することを省略するが、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。

また、表示装置１０は、光源部３０から出射された投射光Ｌが透過型スクリーン１００を通じて観察者側に提供されようになっており、例えば、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１００の観察者側面が車内に露出して配置され、観察者に画像を提供する際に用いられる。

筐体２０は、表示装置１０の外殻を形成し、表示装置１０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２０は、透過型スクリーン１００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１００が嵌め込まれて取り付けられている。

光源部３０は、筐体２０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１００の入光面のほぼ全域に投射光を照射する。

例えば、本実施形態の光源部３０は、従来公知な光源、例えばＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を用いた単管方式の光源である。

なお、本実施形態においては、透過型スクリーン１００の入光面とは、透過型スクリーン１００の面のうち、光源部３０が配置された側（以下、「光源側」ともいう。）の面を示し、透過型スクリーン１００の出光面とは、観察者側に向けられた面を示す。

透過型スクリーン１００は、背面から入光された光源からの投射光を透過して観察者側に透過させ、当該観察者側に画像を形成表示する透過型のスクリーンである。また、透過型スクリーン１００は、板形状を有するとともに、その中央が観察者側に突出するような凸状の曲面を有している。

なお、本実施形態においては、凸となる位置や数は特に限定されない。また、凸となる向きも限定されることなく投射光源側（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。また、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。さらに、本実施形態における透過型スクリーン１００の構造の詳細については後述する。

［２］透過型スクリーン
次に、図２又は図３を用いて本実施形態の透過型スクリーン１００の構造について説明する。

なお、図２は、本実施形態の透過型スクリーン１００の斜視図である。また、図３は、本実施形態の透過型スクリーン１００の層構成を説明するための図であって、図３（Ａ）が図２にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った垂直（鉛直）方向の断面を模式的に表した図であり、図３（Ｂ）図２にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った水平方向の断面を模式的に表した図である。

本実施形態の透過型スクリーン１００は、図２及び図３に示すように、一方の面側に凸となるように湾曲した形状を有する積層体１１０及びフレネルレンズ層１２０を備えている。

そして、積層体１１０は、複数の層が厚さ方向に積層された構造を有しており、入光面側から、第１基材層１１１、第１光学機能層２００、第１接着層１１２、光拡散層１１３、第２接着層１１４、第２光学機能層３００、第２基材層１１５、第３接着層１１６及び支持体１１７を備えており、２つの光学機能層を有している。

通常、光学機能層は、光拡散層とともに用いられることによって、入光された投射光の透過及び吸収をして観察者側に表示形成される画像の視野角を制御することができるが、一層の光学機能層だけにおいては、垂直方向又は水平方向など一方向の視野角を広げるだけである。

そこで、本実施形態の透過型スクリーン１００は、２つの光学機能層２００及び３００を積層することによって、的確に垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することができるようになっている。

特に、本実施形態の透過型スクリーン１００は、上述のように、光拡散層１１３を２つの光学機能層２００及び３００に挟持（サンドイッチ）するとともに、光源側に配設される第１光学機能層２００によって（又は当該第１光学機能層２００及び光拡散層１１３）によって、一方向（具体的には水平方向）における画像の視野角を拡大し、観察者側に配設される第２光学機能層３００によって、異なる方向（具体的には、垂直方向）における当該画像の視野角を抑制することができるようになっている。

第１基材層１１１は、第１光学機能層２００を形成するための基材となる層である。特に、第１基材層１１１を構成する材料の主成分は、透光性を有していれば特に限定されることはない。なお、本実施形態においては、「主成分」とは、層を構成する材料全体に対して５０質量％以上含有されている成分のことを示す。

また、第１基材層１１１を構成する材料の主成分としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、テレフタル酸−イソフタル酸−エチレングリコール共重合体、テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体などのポリエステル系樹脂、ナイロン６等のポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、イミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。

これらの中でも入手の容易性、コスト、電離放射線硬化性樹脂との密着性等の観点からは、ポリカーボネート樹脂が好ましい。そして、第１基材層１１１を構成する樹脂中には、主成分以外に他の樹脂や各種添加剤を適宜添加してもよい。また、一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。さらに、これらの樹脂中には、必要に応じて適宜、紫外線吸収剤、充填剤、可塑剤、帯電防止剤等の公知の添加剤を加えてもよい。

第１光学機能層２００は、第１基材層１１１の観察者側に積層されており、背面から入光された投射光の透過及び吸収をして観察者側に表示形成される画像の視野角を制御する光学機能層である。

具体的には、第１光学機能層２００は、入光された光を水平方向に拡げることによって、観察者側に表示形成される画像の水平方向における視野角を拡大する機能を有している。また、第１光学機能層２００は、第１基材層１１１の一方の面に沿って投射光を透過可能に並列された複数の第１光透過部２１０と、隣接する２つの第１光透過部２１０の間に並列された第１光吸収部２２０と、を備えている。

第１光透過部２１０は、表示形成される画像の視野角を拡大する方向（水平方向）に直角又は略直角の方向である第１の方向（本実施形態では垂直方向）に延在するとともに当該第１の方向とは異なる第２の方向（本実施形態では水平方向）に並列に形成されている。

また、第１光吸収部２２０は、第１光透過部２１０と同様に、第１の方向（本実施形態では垂直）に延在するとともに当該第１の方向とは異なる第２の方向（本実施形態では水平方向）に並列に形成されており、隣り合う第１光透過部２１０の間に交互に形成されている。

特に、第１光透過部２１０は、投射光を透過する機能を有する部位で、図３（Ａ）に示す断面において、台形又は略台形（以下、単に台形を含めて「略台形」という。）の断面を有する形状を有している。

また、第１光透過部２１０においては、当該略台形断面における上底が観察者側、及び、該上底より長い下底がフレネルレンズ層１２０側にそれぞれ配置されている。そして、本実施形態では隣り合う第１光透過部２１０の下底側（フレネルレンズ層１２０側）が接合されている。

さらに、第１光透過部２１０は、主に光透過性を有する材料により形成されている。当該第１光透過部２１０の材料としては、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。

なお、本実施形態の第１光透過部２１０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。

第１光吸収部２２０は、隣り合う第１光透過部２１０間に形成される光を吸収する機能を有する部位であり、光を吸収する材料によって形成されている。

特に、第１光吸収部２２０は、略台形（台形も含む。）の形状を有し、当該略台形断面における上底がフレネルレンズ層１２０側、及び、当該上底より長い下底がその反対側である観察者側に向けられて形成されている。

また、第１光吸収部２２０の略台形断面における斜辺（脚部）は、第１光学機能層２００の厚さ方向に対して０度以上１０度以下の角度を有していることが好ましい。ただし、本実施形態においては、第１光吸収部２２０は、略台形に限らず正方形、長方形、平行四辺形によって形成されていてもよい。そして、上記斜辺の傾きは必ずしも一定である必要はなく、第１光学機能層２００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。

なお、第１光吸収部２２０の上底の長さを小さくして断面を三角形又は略三角形とすることもできる。

さらに、第１光吸収部２２０は、主に透明樹脂中に光吸収性を有する材料を用いて形成される。そして、第１光吸収部２２０は、透明樹脂としては、電離放射線硬化型樹脂等によって形成することができるが、特に限定されることはない。例えば、第１光吸収部２２０においては、透明樹脂としては、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、エポキシアクリレート系等のアクリレート系樹脂を用いることができる。

一方、光吸収性を有する材料としては、可視光である迷光や外光等の不要光を吸収する機能を有すればよく、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、染料を用いることができる。

なお、赤外線により透過型スクリーン１００への接触を検知する機能を有する場合には、透過型スクリーン１００内を赤外光が効率よく透過することが好ましい。そして、このときには、光吸収性を有する材料として可視光を吸収する一方で赤外光を透過するものであることが好ましい。

また、赤外光を透過し得る光吸収剤として、顔料又は染料を混ぜたインキからなるものを用いることができる。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等が挙げられる。さらに、光吸収剤が顔料又は染料で着色された樹脂粒子である場合、樹脂粒子の具体例として、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適に用いられる。

第１接着層１１２は、第１光学機能層２００と光拡散層１１３とを接着させるための接着剤を含む層である。第１接着層１１２に用いられる接着剤は、光を透過させるとともに、その材質は、第１光学機能層２００と光拡散層１１３とを接着させることができれば特に限定されるものではない。なお、第１接着層１１２には、例えば、紫外線硬化樹脂などを用いることができる。

光拡散層１１３は、第１光学機能層２００から出力された光（投射光）を拡散させる機能を有する層である。そして、光拡散層１１３は、透明樹脂からなるベース部と該ベース部に分散された拡散成分とを有している。

具体的には、光拡散層１１３は、ベース部と拡散成分との間の屈折率差に起因して、又は拡散成分自体が有する反射性に起因して光を拡散させる構造を有している。なお、光拡散層１１３における核酸機能により投射光が拡散されて画像が表示される際の垂直方向における視野角を得ることができるようになっている。

また、光拡散層１１３のベース部を形成する透明樹脂としては、例えば、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体（ＭＢＳ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることができる。

また、当該光拡散層１１３の拡散成分としては、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、塩化ビニルビーズ等を挙げることができる。なお、アクリルビーズがより好ましく、また、拡散成分を気泡で構成することもできる。

さらに、光拡散層１１３の厚さは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。光拡散層１１３の厚さが０．１ｍｍより薄くなると光の拡散効果を十分に得られない虞がある。ただし、光拡散層１１３の厚さが２．０ｍｍを超えると映像がぼやけてしまう可能性がある。

第２接着層１１４は、第２光学機能層３００と光拡散層１１３とを接着させるための接着剤を含む層である。第２接着層１１４に用いられる接着剤は、第１接着層１１２と同様に、光を透過させるとともに、その材質は、第２光学機能層３００と光拡散層１１３とを接着させることができれば特に限定されるものではない。なお、第２接着層１１４には、例えば、紫外線硬化樹脂などを用いることができる。

第２光学機能層３００は、第２基材層１１５の光源側に積層されており、光拡散層１１３から出力された投射光の透過及び吸収をして観察者側に表示形成される画像の視野角を制御する光学機能層である。

具体的には、第２光学機能層３００は、観察者側に表示形成される画像の垂直方向における視野角を抑制する機能を有している。また、第２光学機能層３００は、第２基材層１１５の一方の面に沿って投射光を透過可能に並列された複数の第２光透過部３１０と、隣接する２つの第２光透過部３１０の間に並列された第２光吸収部３２０と、を備えている。

第２光透過部３１０は、第３の方向（本実施形態では水平方向で第２の方向と同一）に延在するとともに当該第３の方向とは異なる第４の方向（本実施形態では垂直方向で第１の方向と同一）に並列に形成されている。

また、第２光吸収部３２０は、第２光透過部３１０と同様に、第３の方向（本実施形態では垂直方向で第２の方向と同一）に延在するとともに当該第３の方向とは異なる第４の方向（本実施形態では水平方向で第１の方向と同一）に並列に形成されており、隣り合う第２光透過部３１０の間に交互に形成されている。

特に、第２光透過部３１０は、投射光を透過する機能を有する部位で、図３（Ｂ）に示す断面において、略台形（台形を含む。）の断面を有する形状を有している。

また、第２光透過部３１０においては、当該略台形断面における上底がフレネルレンズ層１２０側、及び、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。そして、本実施形態では隣り合う第２光透過部３１０の下底側が支持体１１７に連結されている。

さらに、第２光透過部３１０は、第１光透過部２１０と同様に、主に光透過性を有する材料により形成されている。当該第２光透過部３１０の材料としては、第１光透過部２１０と同様に、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。

なお、本実施形態の第２光透過部３１０の屈折率は特に限定されることはないが、第１光透過部２１０と同様に、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。

第２光吸収部３２０は、第１光吸収部２２０と同様に、隣り合う第２光透過部３１０間に形成される光を吸収する機能を有する部位であり、光を吸収する材料によって形成されている。

特に、第２光吸収部３２０は、略台形（台形も含む。）の形状を有し、当該略台形断面における上底が観察者側、及び、当該上底より長い下底がその反対側であるフレネルレンズ層１２０側にそれぞれ配置されている。

また、第２光吸収部３２０の略台形断面における斜辺（脚部）は、第２光学機能層３００の厚さ方向に対して０度以上１０度以下の角度をなしていることが好ましい。ただし、本実施形態においては、第２光吸収部３２０は、略台形に限らず正方形、長方形、平行四辺形によって形成されていてもよい。そして、上記斜辺の傾きは必ずしも一定である必要はなく、第２光学機能層３００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。なお、第２光吸収部３２０の上底の長さを小さくして断面を三角形又は略三角形とすることもできる。

さらに、第２光吸収部３２０は、第１光吸収部２２０と同様に、主に透明樹脂中に光吸収性を有する材料を用いて形成される。そして、第２光吸収部３２０は、透明樹脂としては、電離放射線硬化型樹脂等によって形成することができるが、特に限定されることはない。例えば、第２光吸収部３２０においては、透明樹脂としては、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、エポキシアクリレート系等のアクリレート系樹脂を用いることができる。

一方、光吸収性を有する材料としては、可視光である迷光や外光等の不要光を吸収する機能を有すればよく、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、染料を用いることができる。

なお、赤外線により透過型スクリーン１００への接触を検知する機能を有する場合には、透過型スクリーン１００内を赤外光が効率よく透過することが好ましい。そして、このときには、光吸収性を有する材料として可視光を吸収する一方で赤外光を透過するものであることが好ましい。

また、赤外光を透過し得る光吸収剤として、顔料又は染料を混ぜたインキからなるものを用いることができる。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等が挙げられる。さらに、光吸収剤が顔料又は染料で着色された樹脂粒子である場合、樹脂粒子の具体例として、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適に用いられる。

第２基材層１１５は、第２光学機能層３００を形成するための基材となる層である。特に、第２基材層１１５を構成する材料の主成分は、第１基材層１１１と同様に、透光性を有していれば特に限定されることはない。

また、第２基材層１１５を構成する材料の主成分としては、第１基材層１１１と同様に、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、テレフタル酸−イソフタル酸−エチレングリコール共重合体、テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体などのポリエステル系樹脂、ナイロン６等のポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、イミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。

これらの中でも入手の容易性、コスト、電離放射線硬化性樹脂との密着性等の観点からは、ポリカーボネート樹脂が好ましい。そして、第２基材層１１５を構成する樹脂中には、主成分以外に他の樹脂や各種添加剤を適宜添加してもよい。また、一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。さらに、これらの樹脂中には、必要に応じて適宜、紫外線吸収剤、充填剤、可塑剤、帯電防止剤等の公知の添加剤を加えてもよい。

第３接着層１１６は、支持体１１７と第２光学機能層３００とを接着させるための接着剤を含む層である。第３接着層１１６に用いられる接着剤は、光を透過させるとともに、その材質は支持体１１７と第２光学機能層３００とを接着させることができれば、特に限定されるものではない。また、第３接着層１１６には、例えば、紫外線硬化樹脂などを用いることができる。

支持体１１７は、透光性を有する板状の部材である。特に、支持体１１７は、積層体１１０に所定のコシを付与するシート状の部材であり、透光性を有するとともに、当該コシを付与することができる材料により形成されている。このような材料としては特に限定されることはないが、ガラスや、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体（ＭＢＳ）、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂等を用いることができる。

フレネルレンズ層１２０は、積層体１１０の入光面側に配置されており、積層体１１０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、フレネルレンズ層１２０は、基部１２２、及び、基部１２２の観察者側の表面に形成されたフレネルレンズ部１２３を備えている。

基部１２２は、フレネルレンズ部１２３を形成するためのベースとなる部分である。特に、基部１２２は、透光性を有し、フレネルレンズ部１２３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。

また、基部１２２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。なお、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。また、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よい。

一方、基部１２２の厚さ（フレネルレンズ層１２０のフレネルレンズ部１２３を除いた部分の厚さ。すなわちフレネルレンズ層１２０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。

また、基部１２２の厚さを１ｍｍ以上とすることによって、フレネルレンズ層１２０に十分な剛性を付与しやすくなる。一方、基部１２２の厚さを２ｍｍ以下とすることによって、透過型スクリーン１００の厚さが厚くなり過ぎる、投射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１２３は、光源部３０から発散光束として透過型スクリーン１００に投射される投射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１２３は、発散光束として入射した投射光を、投射光入射側から投射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１２３を用いて投射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画像、とりわけ、観察者によって水平斜め方向（又は垂直斜め方向）から観察される画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。

また、本実施形態のフレネルレンズ部１２３は、図３に示すように、いわゆるリニアフレネルレンズであり、１つの方向に延びるとともに該延びる方向とは異なる方向に並列された単位レンズ１２４を複数備えている。

そして、透過型スクリーン１００の正面視において、第１光透過部２１０及び第１光吸収部２２０が延びる方向と単位レンズ１２４が延びる方向とが交差している。各単位レンズ１２４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ようになっている。

例えば、フレネルレンズ部１２３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１００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。

［３］光路及び実験結果
次に、図４及び図５を用いて本実施形態の光路及び実験結果について説明する。なお、図４は、本実施形態における第１光学機能層２００及び第２光学機能層３００の構造の一例を示す図であり、図５は、本実施形態における水平方向及び垂直方向における表示形成される画像の視野角と輝度の関係を示すグラフである。

図１に示したように、光源部３０から出射した投射光Ｌは、透過型スクリーン１００の入光面側に達する。そして、透過型スクリーン１００の入光面側に達した投射光は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に投射光Ｌ３１、Ｌ３２で示したように、フレネルレンズ層１２０のフレネルレンズ部１２３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。

また、フレネルレンズ層１２０内で偏向された投射光は、基材層１１１、第１光透過部２１０、第１接着層１１２、光拡散層１１３、第２接着層１１４、第２光透過部３１０、第３接着層１１６及び支持体１１７を透過し、観察者側に出射される。

一方、例えば、第１光学機能層２００における第１光透過部２１０の略台形形状において、上底が０．０２２ｍｍ及び下底が０．６１ｍｍであり、その配列ピッチが０．０６５ｍｍの場合であって、第２光学機能層３００における第２光透過部３１０の略台形形状において、上底が０．０２５ｍｍ及び下底が０．０４１ｍｍであり、その配列ピッチが０．００４７ｍｍの場合の水平方向及び垂直方向における表示形成される画像の視野角と輝度の関係を図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、水平方向の視野角±２０度〜±６０度における輝度（Ｇａｉｎ）が高くなり、垂直方向の視野角±３０度以降の輝度（Ｇａｉｎ）を著しく低減させることができていることがわかる。特に、水平方向の視野角±４０度付近で輝度（Ｇａｉｎ）が４０％向上し、垂直方向の視野角を３０％カットすることができていることがわかる。

また、図５（Ａ）及び（Ｂ）のグラフにおける輝度（Ｇａｉｎ）は、以下の（式１）によって算出されたピークゲインの値（ＰＧ）である。

なお、（式１）の（ｘｃ、ｙｃ）は、スクリーンの中心点を示し、「ＰＬ−ｌ［ｆＬ］」は、当該中心点におけるピーク輝度（ｐｅａｋ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）のフィートランバート（ｆｏｏｔ−Ｌａｍｂｅｒｔｓ）の値、及び、「ＰＬ−ｃ［ｆｃ］」は、当該中心点におけるピーク輝度のフートキャンドル（ｆｏｏｔ−ｃａｎｄｌｅ）の値を示す。

また、図５（Ａ）及び（Ｂ）における従来のスクリーンは、第２光学機能層が形成されておらず、光源側から、フレネルレンズ層、第１光学機能層、光拡散層及び支持体の順に積層されたスクリーンである。

特に、当該従来のスクリーンとしては、第１光学機能層は、垂直方向に延在して水平方向に並列された複数の光透過部と、隣接する２つの光透過部の間に並列された第１光吸収部２２０と、を備えており、当該光透過部は、の略台形形状において、上底が０．０２５ｍｍ及び下底が０．０４１ｍｍであり、その配列ピッチが０．０４７ｍｍのスクリーンを用いている。

以上、本実施形態の透過型スクリーン１００は、第１光透過部２１０及び光拡散層１１３によって水平方向へ拡散される光の角度が大きくなり、表示形成される画像の水平方向の視野角が拡大されるとともに、第２光透過部３１０によって垂直方向へ拡散される光の角度が小さくなり、当該表示形成される画像の垂直方向の視野角が抑制される。

したがって、本実施形態の表示装置１０及び透過型スクリーン１００は、形成方向が異なる光透過部及び光吸収部を有し、略台形の上辺が対向される光学機能層２００及び３００によって光拡散層１１３を挟持しているので、２つ光学機能層が配設された画像を観察者に投射光を提供することができる。

この結果、本実施形態の表示装置１０及び透過型スクリーン１００は、的確に垂直方向及び水平方向の視野角の双方を制御することができる。

なお、上述の実施形態においては、フレネルレンズ部１２３が基部１２２より観察者側に形成されているフレネルレンズ層１２０を備えた形態を例示して説明したが、フレネルレンズ部は、基部より投射光源側に形成されてもよい。

また、これまでの説明では、光拡散層等が備えられる形態を例示して説明したが、透過型スクリーン１００には他の機能を有する公知の層が備えられていてもよい。他の層としては、例えば、支持体の表面（観察者側の面）に備えられるハードコート層や、光学機能層と支持体との間に備えられる減光層等を挙げることができる。

また、本実施形態の透過型スクリーン１００は、光拡散層１１３を第１光学機能層２００及び第２光学機能層３００によって挟持する構成を有しているが、光源側から光拡散層１１３、第１光学機能層２００及び第２光学機能層３００の順で形成されていてもよいし、第１光学機能層２００、第２光学機能層３００及び光拡散層１１３の順で形成されていてもよい。

そして、本実施形態の透過型スクリーン１００は、光拡散層１１３を光源側から一方向における表示形成される画像の視野角を抑制するための第２光学機能層３００及び他の方向における当該画像の視野角を拡大するための第１光学機能層２００によって挟持する構成を有してもよい。

また、第１光学機能層２００における第１光透過部２１０及び第１光吸収部２２０と、第２光学機能層３００における第２光透過部３１０及び第２光吸収部３２０との延在する方向は、直角又は略直角である必要はなく、同一の方向でなければよい。ただし、表示形成される画像の視野角が制御される方向によって、当該延在方向を定める必要がある。

１０ … リアプロジェクション表示装置（表示装置）
２０ … 筐体
３０ … 光源部
１００ … 透過型スクリーン
１１０ … 積層体
１１１ … 第１基材層１１１
１１２ … 第１接着層１１２
１１３ … 光拡散層
１１４ … 第２接着層
１１５ … 第２基材層１１５
１１６ … 第３接着層
１１７ … 支持体
１２０ … フレネルレンズ層
１２２ … 基部
１２３ … フレネルレンズ部
１２４ … 単位レンズ
２００ … 第１光学機能層
３００ … 第２光学機能層

Claims (5)

1. 一方の面側から投射された投射光を他方の面側に透過して画像を表示する透過型スクリーンであって、
   一方の面側から入光された投射光の透過及び吸収をして前記画像の視野角を制御する光学機能層であって、第１の方向に延在するとともに当該第１の方向とは異なる第２の方向に並列されて形成された光を透過する複数の第１光透過部と、隣り合う前記第１光透過部間に形成された光を吸収する複数の第１光吸収部とを有する第１光学機能層と、
   前記第１光学機能層から出力された投射光の透過及び吸収をして前記画像の視野角を制御する光学機能層であって、第１の方向とは異なる第３の方向に延在するとともに当該第３の方向とは異なる第４の方向に並列されて形成された光を透過する複数の第２光透過部と、隣り合う前記第２光透過部間に形成された光を吸収する複数の第２光吸収部とを有する第２光学機能層と、
   前記第１光学機能層又は前記第２光学機能層から出力された透過光を拡散させる光拡散層と、
   を備えることを特徴とする透過型スクリーン。
2. 請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
   前記光拡散層が、前記第１光学機能層と前記第２光学機能層との間に形成されており、
   前記第２光学機能層が、前記第１光学機能層から出力され、かつ、前記光拡散層から出力された透過光の透過及び吸収を行う、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において、
   前記第１光学機能層が、前記画像の視野角を拡大する制御を実行し、
   前記第２光学機能層が、前記画像の視野角を抑制する制御を実行する、透過型スクリーン。
4. 請求項３に記載の透過型スクリーンにおいて、
   前記第１光学機能層が、前記画像の水平方向における視野角を拡大する制御を実行し、
   前記第２光学機能層が、前記画像の垂直方向における視野角を抑制する制御を実行する、透過型スクリーン。
5. 投射光を出射する光源と、
   背面から入光された前記光源からの前記投射光を透過して観察者側に出射する請求項１〜４のいずれか１項に記載の透過型スクリーンと、
   を備えた表示装置。