JP2017156452A - Reflective screen and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反射スクリーン、及びこれを備える映像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a reflective screen and a video display device including the same.
従来、映像源から投射された映像光を反射して表示する反射スクリーンとして、様々なものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。なかでも、窓ガラス等のように透光性の高い部材に貼り付ける等し、映像光を投射して映像が良好に視認できる反射スクリーンとして使用でき、映像光を投射しない不使用時等にはスクリーンの向こう側の景色が透けて見える半透過型の反射スクリーンは、意匠性の高さ等から需要が高まっている。 Conventionally, various reflection screens that reflect and display image light projected from an image source have been developed (see, for example, Patent Document 1). In particular, it can be used as a reflective screen that can be seen well by projecting image light by sticking it to a highly transparent member such as a window glass, etc. The demand for transflective reflective screens that allow the scenery on the other side of the screen to be seen is increasing due to its high design.
しかし、このような半透過型の反射スクリーンは、拡散粒子等を含有する拡散層を備えていると、スクリーンの向こう側の景色が白っぽくぼやけて観察される場合があり、意匠性の低下を招くため、透明性の向上が課題となっていた。また、各種スクリーンにおいて、薄型化や、コントラストの高い良好な映像を表示することは、常々求められることである。
上述の特許文献1には、透過型、反射型の両方に使用することができるスクリーンが提案されており、背面側からの光を透過することが可能である。しかし、この特許文献1には、透明性の向上に関する対策に関してはなんら開示されていない。
However, when such a transflective reflective screen is provided with a diffusion layer containing diffusing particles or the like, the scenery on the other side of the screen may be observed as whitish and blurred, resulting in deterioration in design. Therefore, improvement of transparency has been an issue. Moreover, it is always required to make various screens thinner and to display good images with high contrast.
Patent Document 1 described above proposes a screen that can be used for both a transmissive type and a reflective type, and can transmit light from the back side. However, this Patent Document 1 does not disclose any measures for improving the transparency.
本発明の課題は、透明性が高く、良好な映像を表示できる反射スクリーン、及び、これを備える映像表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a reflective screen having high transparency and capable of displaying a good image, and an image display device including the same.
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、映像源から投射された映像光(L)を反射して映像を表示する反射スクリーンであって、光透過性を有し、映像光が入射する第1の面(121a,221a)とこれに対向する第2の面(121b,221b)とを有する単位光学形状(121,221)が、背面側の面に複数配列された光学形状層(12,22)と、前記単位光学形状の少なくとも前記第1の面の一部に形成された反射層(13)と、を備え、前記単位光学形状は、その表面に微細かつ不規則な凹凸形状を有し、前記反射層の前記単位光学形状側の面には、前記凹凸形状に対応した凹凸形状を有し、前記反射層は、入射した光の一部を反射し、その他を透過する機能を有し、誘電体多層膜により形成されていること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の反射スクリーンにおいて、該反射スクリーンに入射角0°で入射した光の全光線透過率は、70〜85%であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の反射スクリーンにおいて、該反射スクリーンに映像源側から入射角0°で入射した光の拡散反射率は、5〜35%であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、該反射スクリーンのピークゲインは、5〜3.5であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)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項に記載の反射スクリーンにおいて、該反射スクリーンのヘイズ値は、0.1〜4.0%であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)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項に記載の反射スクリーンにおいて、前記反射層(13)を形成する誘電体多層膜は、二酸化ケイ素、二酸化チタン、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、フッ化マグネシウムの少なくともいずれかを含むこと、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
請求項7の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、該反射スクリーンの反射光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量を+α1,−α2とし、その絶対値の平均値をαとするとき、5°≦α≦20°であること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
請求項8の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、拡散粒子を含有する拡散層を備えていないこと、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
請求項9の発明は、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、光透過性を有し、前記光学形状層(12,22)の前記単位光学形状が形成された側の面に、前記単位光学形状の間の谷部を充填するように積層された第2光学形状層(14)を備えること、を特徴とする反射スクリーン(10,20)である。
請求項10の発明は、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の反射スクリーン(10,20)と、前記反射スクリーンに映像光を投射する映像源(LS)と、を備える映像表示装置(1)である。
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The invention of claim 1 is a reflective screen that reflects video light (L) projected from a video source and displays a video, has a light transmission property, and has a first surface (121a) on which video light is incident. , 221a) and a second surface (121b, 221b) opposite to the optical shape layer (12, 22) in which a plurality of unit optical shapes (121, 221) are arranged on the rear surface, A reflective layer (13) formed on at least a part of the first surface of a unit optical shape, and the unit optical shape has a fine and irregular concavo-convex shape on a surface thereof, and the reflective layer The surface on the unit optical shape side has a concavo-convex shape corresponding to the concavo-convex shape, and the reflective layer has a function of reflecting a part of incident light and transmitting the other, a dielectric multilayer A reflective screen characterized by being formed of a film (10 20).
According to a second aspect of the present invention, in the reflective screen according to the first aspect, the total light transmittance of light incident on the reflective screen at an incident angle of 0 ° is 70 to 85%. (10, 20).
According to a third aspect of the present invention, in the reflective screen according to the first or second aspect, the diffuse reflectance of light incident on the reflective screen from the image source side at an incident angle of 0 ° is 5 to 35%. Are reflective screens (10, 20).
According to a fourth aspect of the present invention, in the reflective screen according to any one of the first to third aspects, the peak gain of the reflective screen is 5 to 3.5. (10, 20).
The invention of claim 5 is characterized in that, in the reflection screen according to any one of claims 1 to 4, the haze value of the reflection screen is 0.1 to 4.0%. Reflective screen (10, 20).
According to a sixth aspect of the present invention, in the reflective screen according to any one of the first to fifth aspects, the dielectric multilayer film forming the reflective layer (13) is made of silicon dioxide, titanium dioxide, pentoxide. A reflective screen (10, 20) comprising at least one of niobium, tantalum pentoxide, and magnesium fluoride.
A seventh aspect of the present invention is the reflective screen according to any one of the first to sixth aspects, wherein the luminance is halved from an emission angle that is a peak luminance of reflected light of the reflective screen. The reflection screen (10, 20) is characterized in that 5 ° ≦ α ≦ 20 °, where + α1, −α2 and the average absolute value thereof is α.
The invention according to claim 8 is the reflecting screen according to any one of claims 1 to 7, wherein the reflecting screen is not provided with a diffusing layer containing diffusing particles (10, 20). ).
A ninth aspect of the present invention is the reflective screen according to any one of the first to eighth aspects, wherein the reflective optical screen is light transmissive and the unit optical shape of the optical shape layer (12, 22) is formed. The reflective screen (10, 20) is characterized in that a second optical shape layer (14) laminated so as to fill a valley between the unit optical shapes is provided on the surface on the formed side.
A tenth aspect of the invention includes the reflecting screen (10, 20) according to any one of the first to ninth aspects, and an image source (LS) that projects image light onto the reflecting screen. A video display device (1).
本発明によれば、透明性が高く、良好な映像を表示できる反射スクリーン、及び、これを備える映像表示装置という効果を奏することができる。 According to the present invention, it is possible to achieve the effects of a reflective screen that is highly transparent and capable of displaying a good image, and an image display device including the same.
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。
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。
本明細書中において、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。
本明細書中において、板、シート等の言葉を使用している。一般的に、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。
本明細書中において、スクリーン面とは、スクリーン全体として見たときにおける、スクリーンの平面方向となる面を示すものであり、スクリーンの画面(表示面)に平行であるとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, each figure shown below including FIG. 1 is the figure shown typically, and the magnitude | size and shape of each part are exaggerated suitably for easy understanding.
In this specification, terms that specify shape and geometric conditions, for example, terms such as parallel and orthogonal, are strictly meanings, have similar optical functions, and can be regarded as parallel and orthogonal It also includes a state having an error of.
In the present specification, numerical values such as dimensions and material names of each member to be described are examples of the embodiment, and are not limited thereto, and may be appropriately selected and used.
In this specification, words such as a plate and a sheet are used. In general, the plates are used in the order of thickness, in the order of plate, sheet, and film, and are used in this specification as well. However, there is no technical meaning in such proper use, so these terms can be replaced as appropriate.
In the present specification, the screen surface indicates a surface in the plane direction of the screen when viewed as the entire screen, and is assumed to be parallel to the screen (display surface) of the screen.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の映像表示装置1を示す図である。図1(a)では、映像表示装置1の斜視図であり、図1(b)は、映像表示装置1を側面から見た図である。
映像表示装置1は、スクリーン10、映像源LS等を有している。本実施形態のスクリーン10は、映像源LSから投影された映像光Lを反射して、その映像源側の画面(表示面)に映像を表示可能である。このスクリーン10の詳細に関しては、後述する。
本実施形態では、一例として、映像表示装置1は、店舗のショーウィンドウに適用され、スクリーン10がショーウィンドウのガラスに固定される例を挙げて説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a video display device 1 according to the first embodiment. 1A is a perspective view of the video display device 1, and FIG. 1B is a view of the video display device 1 as viewed from the side.
The video display device 1 includes a
In the present embodiment, as an example, the video display device 1 is applied to a shop show window, and the
ここで、理解を容易にするために、図1を含め以下に示す各図において、適宜、XYZ直交座標系を設けて示している。この座標系では、スクリーン10の画面の水平方向(左右方向)をX方向、鉛直方向(上下方向)をY方向とし、スクリーン10の厚み方向をZ方向とする。スクリーン10の画面は、XY面に平行であり、スクリーン10の厚み方向(Z方向)は、スクリーン10の画面に直交する。
また、スクリーン10の映像源側の正面方向に位置する観察者O1から見て水平方向の右側に向かう方向を+X方向、鉛直方向の上側に向かう方向を+Y方向、厚み方向において背面側(裏面側)から映像源側に向かう方向を+Z方向とする。
さらに、以下の説明中において、画面上下方向、画面左右方向、厚み方向とは、特に断りが無い場合、このスクリーン10の使用状態における画面上下方向(鉛直方向)、画面左右方向(水平方向)、厚み方向(奥行き方向)であり、それぞれ、Y方向、X方向、Z方向に平行であるとする。
Here, for easy understanding, an XYZ orthogonal coordinate system is provided as appropriate in each of the following drawings including FIG. In this coordinate system, the horizontal direction (left-right direction) of the
Further, the direction toward the right side in the horizontal direction when viewed from the observer O1 positioned in the front direction on the image source side of the
Further, in the following description, the screen vertical direction, the screen horizontal direction, and the thickness direction are the screen vertical direction (vertical direction), the screen horizontal direction (horizontal direction) in the usage state of the
映像源LSは、映像光Lをスクリーン10へ投影する映像投射装置(プロジェクタ)である。本実施形態の映像源LSは、短焦点型のプロジェクタである。
この映像源LSは、映像表示装置1の使用状態において、スクリーン10の画面(表示領域)を映像源側(+Z側)の正面方向(スクリーン面の法線方向)から見た場合に、スクリーン10の画面左右方向の中央であって、スクリーン10の画面よりも鉛直方向下方側(−Y側)に位置している。
映像源LSは、奥行き方向(Z方向)において、スクリーン10の映像源側(+Z側)の表面からの距離が従来の汎用プロジェクタに比べて大幅に近い位置から、斜めに映像光Lを投影できる。したがって、従来の汎用プロジェクタに比べて、映像源LSは、スクリーン10までの投射距離が短く、投射された映像光がスクリーン10に入射する入射角度が大きい。
The video source LS is a video projection device (projector) that projects the video light L onto the
The video source LS is displayed when the screen (display area) of the
The image source LS can project the image light L obliquely in a depth direction (Z direction) from a position where the distance from the image source side (+ Z side) surface of the
スクリーン10は、映像源LSが投射した映像光Lの一部を映像源側(+Z側)に位置する観察者O1側へ向けて反射して映像を表示する反射スクリーンであり、かつ、映像光を投射しない不使用時等において、スクリーン10の向こう側の景色を観察できる透明性を有する半透過型の反射スクリーンである。
スクリーン10の画面(表示領域)は、使用状態において、映像源側(+Z側)の観察者O1側から見て長辺方向が画面左右方向となる略矩形状である。
スクリーン10は、その画面サイズが対角80〜100インチ程度の大きな画面を有しており、画面の横縦比が16:9である。なお、これに限らず、例えば、40インチ程度やそれ以下の大きさとしてもよく、使用目的や使用環境等に応じて、その大きさや形状は適宜選択できるものとする。
The
The screen (display area) of the
The
一般的に、スクリーン10は、樹脂製の薄い層の積層体等であり、それ単独では平面性を維持するだけの十分な剛性を有していない場合が多い。そのため、本実施形態のスクリーン10は、図1に示すように、その背面側に光透過性を有する接合層51を介して支持板50一体に接合(あるいは部分固定)され、画面の平面性を維持している。
支持板50は、光透過性を有し、剛性が高い平板状の部材であり、アクリル樹脂やPC樹脂等の樹脂製、ガラス製等の板状の部材を用いることができる。
本実施形態の支持板50は、店舗等のショーウィンドウの窓ガラスである。なお、これに限らず、支持板50は、透明なガラスや樹脂製の平板状のパーテーション等としてもよいし、スクリーン10は、不図示の枠部材等によってその四辺等が支持され、その平面性を維持する形態としてもよい。
In general, the
The
The
図2は、第1実施形態のスクリーン10の層構成を説明する図である。図2では、スクリーン10の映像源側(+Z側)の画面中央(画面の幾何学的中心)となる点A(図1参照)を通り、画面上下方向(Y方向)に平行であって、スクリーン面に垂直(厚み方向であるZ方向に平行)な断面の一部を拡大して示している。なお、図2では、理解を容易にするために、支持板50等は省略して示している。
図3は、第1実施形態の第1光学形状層12を背面側(−Z側)から見た図である。理解を容易にするために、スクリーン10の反射層13や第2光学形状層14、保護層15等を省略して示している。
スクリーン10は、図2に示すように、その映像源側(+Z側)から順に、基材層11、第1光学形状層12、反射層13、第2光学形状層14、保護層15を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the layer configuration of the
FIG. 3 is a view of the first
As shown in FIG. 2, the
基材層11は、光透過性を有するシート状の部材である。基材層11は、その背面側(裏面側,−Z側)に、第1光学形状層12が一体に形成されている。この基材層11は、第1光学形状層12を形成する基材(ベース)となる層である。
基材層11は、例えば、高い光透過性を有するPET(ポリエチレンテレフタレート)等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、PC(ポリカーボネート)樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、TAC(トリアセチルセルロース)樹脂等により形成される。
また、基材層11は、スクリーン10の画面サイズ等に応じてその厚さを変更可能であり、本実施形態での厚さが約100μmである。
The
The
In addition, the thickness of the
第1光学形状層12は、基材層11の背面側(−Z側)に形成された光透過性を有する層である。第1光学形状層12の背面側(−Z側)の面には、単位光学形状(単位レンズ)121が複数配列されて設けられている。単位光学形状121は、図3に示すように、スクリーン10の画面(表示領域)外に位置する点Cを中心として、同心円状に複数配列されている。即ち、第1光学形状層12は、背面側にサーキュラーフレネルレンズ形状を有している。この点Cは、図3に示すように、画面左右方向の中央であって画面下方に位置している。したがって、スクリーン10を正面方向から見た場合、点Cと点Aとは同一直線状に位置している。
第1光学形状層12のサーキュラーフレネルレンズ形状は、その点Cを中心(フレネルセンター)とする、いわゆるオフセット構造のサーキュラーフレネルレンズ形状である。そのため、図3に示すように、第1光学形状層12をスクリーン面の法線方向背面側から見たときに、真円の一部形状(円弧状)の単位光学形状(単位レンズ)121が複数配列されているように観察される。
The first
The circular Fresnel lens shape of the first
単位光学形状121は、図2に示すように、スクリーン面に直交する方向(Z方向)に平行であって、単位光学形状121の配列方向に平行な断面における断面形状が、略三角形形状である。
この単位光学形状121は、背面側に凸であり、映像光が入射する第1斜面(レンズ面)121aと、これに対向する第2斜面(非レンズ面)121bとを有している。
1つの単位光学形状121において、第2斜面121bは、頂点tを挟んで第1斜面121aの下側に位置している。
第1斜面121aがスクリーン面に平行な面となす角度は、θ1である。第2斜面121bがスクリーン面に平行な面となす角度は、θ2である。角度θ1,θ2は、θ2>θ1という関係を満たしている。
この単位光学形状121の第1斜面121a及び第2斜面121bは、その表面に微細な凹凸形状を有している。この微細な凹凸形状は、凸形状と凹形状とが2次元方向に不規則に配列されて形成されており、凸形状及び凹形状は、その大きさや形状、高さ等は不規則である。
As shown in FIG. 2, the unit
The unit
In one unit
The angle formed by the
The first
単位光学形状121の配列ピッチは、Pであり、単位光学形状121の高さ(厚み方向における頂点tから単位光学形状121間の谷底となる点vまでの寸法)は、hである。
理解を容易にするために、図2では、単位光学形状121の配列ピッチP、角度θ1,θ2は、単位光学形状121の配列方向において一定である例を示している。しかし、本実施形態の単位光学形状121は、実際には、配列ピッチPは一定であるが、角度θ1が単位光学形状221の配列方向においてフレネルセンターとなる点Cから離れるにつれて次第に大きくなっている。
角度θ1,θ2、配列ピッチP等は、映像源LSからの映像光の投射角度(スクリーン10への映像光の入射角度)や、映像源LSの画素(ピクセル)の大きさ、スクリーン10の画面サイズ、各層の屈折率等に応じて、適宜設定してよい。例えば、単位光学形状121の配列方向に沿って、配列ピッチPが変化し、角度θ1,θ2が変化する形態としてもよい。
The arrangement pitch of the unit
For ease of understanding, FIG. 2 shows an example in which the arrangement pitch P and the angles θ1 and θ2 of the unit
The angles θ1, θ2, the array pitch P, and the like are the projection angle of the image light from the image source LS (the incident angle of the image light to the screen 10), the size of the pixels (pixels) of the image source LS, the screen of the
第1光学形状層12は、光透過性の高いウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリチオール系、ブタジエンアクリレート系等の紫外線硬化型樹脂により形成されている。
なお、本実施形態では、第1光学形状層12を構成する樹脂として、紫外線硬化型樹脂を例に挙げて説明するが、これに限らず、例えば、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
The first
In the present embodiment, the resin constituting the first
図7は、1/2角αと映像光の入射角φ及び第1斜面121aの角度θ1の関係について説明する図である。図7は、図2に示したスクリーン10の断面に相当し、理解を容易にするために、スクリーン10の構成を簡略化し、基材層11及び保護層15は省略して示している。また、図7では、角度α、φに関して、スクリーン面に直交する方向に対して画面上下方向(Y方向)の上側(+Y側)をプラス、下側(−Y側)をマイナスとして示している。
ここで、映像源LSから投射され、スクリーン10に入射し、第1斜面121aに形成された反射層13に入射して拡散反射し、スクリーン10から出射した光(反射光)のピーク輝度の角度Kに対して、画面上下方向(図7における単位光学形状121の配列方向)において、輝度が1/2となる角度をK1,K2とし、ピーク輝度の角度Kから輝度が1/2となる角度K1,K2までの角度変化量を+α1(ただし、K+α1=K1),−α2(K−α2=K2)とするとき、ピーク輝度から輝度が1/2になるまでの角度変化量の絶対値の平均値をα(以下、これを1/2角αという)とする。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the ½ angle α, the incident angle φ of the image light, and the angle θ1 of the first
Here, the angle of the peak luminance of light (reflected light) projected from the image source LS, incident on the
第1斜面121aの角度θ1は、映像光Lをスクリーン10の映像源側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1に最も効率よく映像を反射するように、即ち、反射光のピーク輝度となる角度Kが0°となるように、各層の屈折率等に基づいて設計されている。また、−αから+αまでの範囲は、スクリーン正面に位置する観察者O1が映像を良好に観察することを想定している範囲である。
ここで、画面上下方向(図7において単位光学形状121の配列方向)におけるある点において、映像光Lがスクリーン10の下方から入射角−φで入射し、屈折率nの第1光学形状層12を進み、スクリーン面に対して角度θ1をなす第1斜面121aに入射して反射層13で反射し、スクリーン10からスクリーン面に直交する方向(出射角度0°)へ出射するとき、角度θ1は、以下の(式1)で表される。
θ1=1/2×arcsin((sin(φ))/n) ・・・(式1)
The angle θ1 of the
Here, at a certain point in the vertical direction of the screen (the arrangement direction of the unit
θ1 = 1/2 × arcsin ((sin (φ)) / n) (Formula 1)
スクリーン10に映像源LSから映像光Lを投射して反射スクリーンであるスクリーン10の画面に映像を表示する際に、映像光Lを投射する映像源LSの光源が映り込み、映像のコントラストが低下するという問題が生じる場合がある。この映像源の映り込みは、スクリーンの表面で反射した映像光が観察者O1に届くことが主な原因である。
このような映像源の映り込みを防止するためには、スクリーン10の表面で観察者O1が主に映像を良好に観察する範囲となる角度範囲(−α〜+α)よりも外側に、スクリーン10の表面で反射した映像光が進むことが好ましい。入射角−φで入射した映像光Lの一部Lrがスクリーン10の表面で反射する場合、その反射角は+φである。したがって、映像源の映り込みを防止するために、α<φであることが好ましい。
When the image light L is projected from the image source LS to the
In order to prevent such reflection of the image source, the
よって、前述の(式1)から、画面上下方向(単位光学形状121の配列方向)において、1/2角αと第1斜面121aの角度θ1とは、少なくともスクリーン10の一部の領域(例えば、スクリーン中央)において、以下の(式2)を満たすことが好ましい。
α<arcsin(n×sin(2×(θ1))) ・・・(式2)
また、映像源の映り込みを防止するために、1/2角αと第1斜面121aの角度θ1とは、スクリーン10の全域において、上記(式2)を満たすことがさらに好ましい。
角度θ1と1/2角αとが、上記(式2)を満たす形態とすることにより、スクリーン10への入射時にスクリーン10の表面で反射する光が主に向かう方向(+φの方向)が、反射層13で反射した映像光がスクリーン10から出射して主に進む角度範囲(−α〜+α)よりも外側となる。これにより、映像源側(+Z側)において、観察者O1が映像を視認する範囲(角度−α〜+α)における映像源LSの映り込みを低減し、コントラストの高い良好な映像を表示することができる。
Therefore, from the above (Equation 1), in the vertical direction of the screen (the arrangement direction of the unit optical shapes 121), the half angle α and the angle θ1 of the first
α <arcsin (n × sin (2 × (θ1))) (Expression 2)
In order to prevent the reflection of the image source, it is more preferable that the ½ angle α and the angle θ1 of the first
By adopting a form in which the angle θ1 and the half angle α satisfy the above (formula 2), the direction in which the light reflected on the surface of the
図2等に戻り、反射層13は、光を反射する機能を有する層であり、単位光学形状121上(第1斜面121a及び第2斜面121b上)に形成されている。
反射層13は、入射した光の一部を反射し、その他を透過する半透過型の反射層、いわゆるハーフミラーである。
前述のように、第1斜面121a及び第2斜面121bは、微細な凹凸形状が形成されており、反射層13は、この微細な凹凸形状に追従して形成されている。また、この反射層13の厚みは、この微細な凹凸形状の凹凸よりも十分に薄い。そのため、反射層13の反射層13の第1光学形状層12側(映像源側)の面及び第2光学形状層14側(背面側)の面は、微細な凹凸形状を有するマット面となっている。
この反射層13は、入射した光の一部を微細凹凸形状により拡散して反射し、反射しない他の光を拡散しないで透過するという機能を有する。
Returning to FIG. 2 and the like, the
The
As described above, the first
The
この反射層13の映像源側の面の表面粗さ(即ち、第1斜面121aの表面粗さ)は、算術平均粗さRa(JIS B 0601:2001)が約0.10〜0.50μmであることが、良好な視野角等を実現し、良好な映像を表示する観点から好ましい。なお、反射層13の映像源側の面の表面粗さ(即ち、単位光学形状121の表面粗さ)は、所望する光学性能等に応じて適宜選択してよい。
The surface roughness of the
また、第1斜面121aのうち、粗面ではない領域、即ち、微細な凹凸形状が形成されていない領域であって第1斜面121aに形成された反射層13の映像源側の面(第1光学形状層12側の面)が鏡面状であり、入射した映像光が鏡面反射する鏡面領域は、第1斜面121aに形成された反射層13の単位面積当たり(第1斜面121aの単位面積当たり)5%以下であることが、映像光を十分に拡散し、良好な視野角を得るために必要であり、0%であることが理想的である。
鏡面領域が5%を超えると、拡散されず反射して映像源側に到達する映像光の成分により輝線が生じたり、視野角が低下したりするため、好ましくない。
In addition, in the first
If the mirror surface area exceeds 5%, it is not preferable because a bright line is generated due to a component of image light that is reflected without being diffused and reaches the image source side, or a viewing angle is lowered.
反射層13の反射率及び透過率は、所望する光学性能に合わせて適宜に設定できるが、映像光を良好に反射させるとともに、映像光以外の光(例えば、太陽光等の外界からの光)を良好に透過させる観点から、透過率が約55〜85%、反射率が約5〜45%であることが望ましい。
The reflectance and transmittance of the
反射層13は、金属蒸着膜等に比べて高い透明性及び反射率を実現可能な誘電体多層膜により形成されている。誘電体多層膜は、屈折率の高い誘電体膜(以下、高屈折率誘電体膜という)と屈折率が低い誘電体膜(以下、低屈折率誘電体膜という)とが交互に複数積層されて形成されている。
高屈折率誘電体膜は、例えば、TiO2(二酸化チタン)、Nb2O5(五酸化ニオブ)、Ta2O5(五酸化タンタル)等により形成される。高屈折率誘電体膜の屈折率は、2.0〜2.6程度である。
低屈折率誘電体膜は、例えば、SiO2(二酸化ケイ素)、MgF2(フッ化マグネシウム)等により形成される。低屈折率誘電体膜の屈折率は、1.3〜1.5程度である。
高屈折率誘電体膜及び低屈折率誘電体膜の膜厚は、約5〜100nmであり、これらが交互に2〜10層程積層されて形成されており、誘電体多層膜の総厚は、10〜1000nm程度である。
この反射層13は、波長域400〜800nmの光に対して、その反射率が5〜45%、透過率が55〜85%である。
The
The high refractive index dielectric film is formed of, for example, TiO 2 (titanium dioxide), Nb 2 O 5 (niobium pentoxide), Ta 2 O 5 (tantalum pentoxide), or the like. The refractive index of the high refractive index dielectric film is about 2.0 to 2.6.
The low refractive index dielectric film is formed of, for example, SiO 2 (silicon dioxide), MgF 2 (magnesium fluoride), or the like. The refractive index of the low refractive index dielectric film is about 1.3 to 1.5.
The film thickness of the high-refractive index dielectric film and the low-refractive index dielectric film is about 5 to 100 nm, and these are formed by alternately laminating about 2 to 10 layers. The total thickness of the dielectric multilayer film is 10 to 1000 nm.
The
誘電体多層膜により形成された反射層13は、アルミニウム等の金属蒸着膜等により形成された反射層に比べて、高い透明性を有しており、また、光の吸収損失が小さく、高い反射率を実現できる。
この反射層13は、単位光学形状121上(第1斜面121a及び第2斜面121b上)に、上述のような誘電体多層膜を蒸着加工する、スパッタ加工する等により、所定の厚さで形成される。
本実施形態の反射層13は、TiO2(二酸化チタン)により形成された高屈折率誘電体膜と、SiO2により形成された低屈折率誘電体膜を交互に計5層積層(高屈折率誘電体膜が3層、低屈折率誘電体膜が2層)して形成されている。
The
The
The
第2光学形状層14は、第1光学形状層12の背面側(−Z側)に設けられた光透過性を有する層である。第2光学形状層14は、第1光学形状層12の背面側(−Z側)の面を平坦にするために設けられており、単位光学形状121間の谷部を埋めるように形成されている。したがって、第2光学形状層14の映像源側(+Z側)の面は、第1光学形状層12の単位光学形状121の略逆型の形状が複数配列されて形成されている。
このような第2光学形状層14を設けることにより、反射層13を保護でき、スクリーン10の背面側の面に保護層15等を積層しやすくなり、また、支持板50等への接合も容易となる。
The second
By providing the second
第2光学形状層14の屈折率は、第1光学形状層22の屈折率と等しい、又は、略等しい(等しいとみなせる程度に屈折率差が小さい)ことが望ましい。また、第2光学形状層14は、前述の第1光学形状層12と同じ紫外線硬化型樹脂を用いて形成することが好ましいが、異なる材料により形成してもよい。
本実施形態の第2光学形状層14は、前述の第1光学形状層12と同じ材料により形成され、その屈折率が第1光学形状層12の屈折率に等しい。
The refractive index of the second
The second
保護層15は、第2光学形状層14の背面側(−Z側)に形成された光透過性を有する層であり、このスクリーン10の背面側(−Z側)を保護する機能を有している。
保護層15は、光透過性の高い樹脂製のシート状の部材が用いられる。保護層15は、例えば、前述の基材層11と同様の材料を用いて形成されたシート状の部材を用いてもよい。
この保護層15は、本実施形態のように背面側に支持板50等を接合する場合には、設けない形態としてもよい。
上述のように、本実施形態のスクリーン10は、拡散作用を有する粒子等の拡散材を含有した光拡散層を備えておらず、拡散作用を有するのは、反射層13の微細凹凸形状のみである。
The
The
The
As described above, the
スクリーン10は、例えば、以下のような製造方法により形成される。
基材層11を用意し、その一方の面に、単位光学形状121を賦形する成形型に紫外線硬化型樹脂を充填した状態で積層し、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させるUV成形法により第1光学形状層12を形成する。このとき、単位光学形状121を賦形する成形型の第1斜面121a及び第2斜面121bを賦形する面には、微細な凹凸形状が形成されている。この微細な凹凸形状は、成形型の第1斜面121a及び第2斜面121bを賦形する面に、条件の異なるめっきを2回以上繰り返したり、エッチング処理を行ったり、ブラスト処理すること等によって形成できる。
第1光学形状層12を、基材層11の一方の面に形成した後、第1斜面121a及び第2斜面121bに、誘電体多層膜を蒸着することにより反射層13を形成する。
The
UV is prepared by preparing a
After the first
その後、反射層13の上から、単位光学形状121間の谷部を充填して平面状となるように紫外線硬化型樹脂を塗布し、保護層15を積層し、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、第2光学形状層14及び保護層15を一体に形成する。その後、所定の大きさに裁断する等により、スクリーン10が完成する。
なお、基材層11及び保護層15は、枚葉状としてもよいし、ウェブ状としてもよい。また、スクリーン10は、前述のように、保護層15を設けない形態としてもよい。
Thereafter, an ultraviolet curable resin is applied from above the
In addition, the
第1斜面121a及び第2斜面121bに粗面を形成する方法として、例えば、第1斜面121a,第2斜面121b上に拡散粒子等を塗布してその上から反射層13を形成したり、第1光学形状層12を形成後に第1斜面121a,第2斜面121bにブラスト加工を行ったりする方法等が従来知られている。
しかし、このような製法で第1斜面121a,第2斜面121bに微細かつ不規則な凹凸形状を形成して粗面とした場合には、個々のスクリーン10での拡散特性や品質等のばらつきが大きく、安定した製造が行えない。これに対して、上述のように、単位光学形状121の第1斜面121a,第2斜面121bの微細凹凸形状を成形型によって賦形することにより、多数の第1光学形状層12及びスクリーン10を製造する場合にも、品質のばらつきが少なく、安定して製造できるという利点がある。
As a method for forming rough surfaces on the
However, when the
図4は、第1実施形態のスクリーン10での映像光及び外光の様子を示す図である。図4では、単位光学形状121の配列方向(Y方向)及びスクリーンの厚み方向(Z方向)に平行な断面での断面の一部を拡大して示している。また、図4では、理解を容易にするために、スクリーン10内の各層の界面における屈折率差はないものとして示している。
スクリーン10の下方に位置する映像源LSから投射され、スクリーン10に入射した映像光L1のうち、一部の映像光L2は、その単位光学形状121の第1斜面121aに入射し、反射層13によって拡散反射され、観察者O1側へ出射する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of image light and external light on the
Among the image light L1 projected from the image source LS located below the
第1斜面121aに入射した映像光のうち反射しなかった他の映像光L3は、反射層13を透過し、スクリーン10の背面側(−Z側)から出射する。このとき、映像光L3は、スクリーン10の上方へと出射し、スクリーン10の背面側の正面方向に位置する観察者O2には到達しない。
また、映像源LSから投射された映像光L1うち、一部の映像光L4は、スクリーン10の表面で反射し、スクリーン10上方へ向かう。このとき、映像光L4の反射角は、前述のように、1/2角α以上よりも大きい角度となるので、観察者O1の映像の視認の妨げにはならない。
なお、本実施形態では、映像源LSがスクリーン10よりも下方に位置し、映像光L1がスクリーン10の下方から投射され、かつ、第2斜面121bの角度θ2(図2参照)がスクリーン10の画面上下方向の各点における映像光の入射角度よりも大きいので、映像光が第2斜面121bに直接入射することはなく、第2斜面121bは、映像光の反射にはほとんど影響しない。
Of the image light incident on the first
Further, out of the video light L1 projected from the video source LS, a part of the video light L4 is reflected by the surface of the
In the present embodiment, the video source LS is positioned below the
次に、背面側(−Z側)又は映像源側(+Z側)からスクリーン10に入射する映像光以外の太陽光等の外界からの光(以下、外光という)について説明する。
図4に示すように、スクリーン10に入射する外光G1,G5のうち、一部の外光G2,G6は、スクリーン10の表面で反射し、スクリーン下方側へ向かう。また、一部の外光G3,G7は、反射層13で反射し、例えば、外光G3は、スクリーン10の映像源側(+Z側)の表面で全反射してスクリーン10内下方へ向かい、外光G7は、背面側(−Z側)のスクリーン外上方側へ出射する。また、反射層13で反射しなかった他の外光G4,G8は、反射層13を透過して、それぞれ背面側、映像源側へ出射する。このとき、映像源側へ出射する外光G2,G3,G8は、観察者Oには到達しないので、映像のコントラスト低下を抑制できる。
Next, light from the outside such as sunlight other than the image light incident on the
As shown in FIG. 4, out of the external lights G1 and G5 incident on the
また、スクリーン10に入射した外光の一部は、スクリーン10の映像源側及び背面側の表面で全反射して、スクリーン内部下方側へ向かい、減衰する。
また、他の外光G9,G10は、反射層13を透過して、それぞれ背面側、映像源側へ出射する。スクリーン10は、拡散粒子を含有する拡散材等を含有していないので、このスクリーン10を透過する外光G9,G10は、拡散されない。したがって、スクリーン10を通して、スクリーン10の向こう側の景色を観察した場合に、スクリーン10の向こう側の景色がぼやけたり、白くにじんだりすることなく、高い透明性を有して観察することができる。
Further, a part of the external light incident on the
The other external lights G9 and G10 are transmitted through the
従来の拡散粒子を含有する拡散層を備えた半透過型の反射スクリーンでは、映像光は、反射層での反射前後の2回拡散されるので、良好な視野角が得られる一方で映像の解像度が低下するという問題がある。また、拡散粒子によって外光も拡散されるため、スクリーンの向こう側の景色がぼやけたり、白くにじんだりして観察され、透明性が低下する。 In a transflective reflective screen having a diffusion layer containing conventional diffusion particles, image light is diffused twice before and after reflection by the reflection layer, so that a good viewing angle can be obtained while image resolution is improved. There is a problem that decreases. Moreover, since the outside light is also diffused by the diffusing particles, the scenery on the other side of the screen is observed as blurred or whitened, and the transparency is lowered.
しかし、本実施形態のスクリーン10では、反射層13の映像源側の面が微細な凹凸形状を有している以外は、拡散作用を有しないので、映像光は反射時のみ拡散される。また、本実施形態のスクリーン10では、反射層13で反射する光のみが拡散され、透過光は拡散されない。したがって、本実施形態のスクリーン10は、良好な視野角及び解像度を有する映像を表示でき、かつ、スクリーン10の向こう側の景色が白くにじんだり、ぼけたりすることがなく観察者O1に良好に視認され、高い透明性を実現できる。また、本実施形態のスクリーン10では、スクリーン10に映像光が投射された状態においても、観察者O1が、スクリーン10の向こう側(背面側)の景色を一部視認することが可能である。さらに、本実施形態のスクリーン10では、背面側に位置する観察者O2は、映像光の投射の有無に関わらず、スクリーン10越しに映像源側(+Z側)の景色を高い透明性を有して良好に視認することができる。
However, in the
ここで、本実施形態のスクリーン10に関する各種光学性能に関して説明する。
スクリーン10は、スクリーン面に直交する方向(スクリーン面への入射角0°)からの入射光に対する拡散反射率が5〜35%である。
拡散反射率は、映像源側からスクリーン10に入射角0°で入射して反射層13で反射した反射光中における拡散反射光の割合であり、積分球を有する分光光度計等による測定で得るられる。この拡散反射率が5%未満となるとき、スクリーン10に表示される映像の視野角が狭すぎ、映像の良好な視認の妨げとなる。また、拡散反射率が35%よりも大きくなると、映像の明るさが低下してしまう。したがって、スクリーン10の拡散反射率は、上記範囲が好ましい。
Here, various optical performances related to the
The
The diffuse reflectance is the ratio of diffusely reflected light in the reflected light that is incident on the
また、スクリーン10は、スクリーン面に直交する方向(スクリーン面への入射角0°)からの入射光の全光線透過率が、70〜85%である。
全光線透過率は、スクリーン10に入射角0°で入射する光に対する全透過光の割合であり、ヘイズメーター等による測定で得られる。この全光線透過率が70%未満となるとき、スクリーンとしての透明性が低下するため、好ましくない。また、全光線透過率が85%よりも大きくなると、透過光量が大きくなり過ぎ、表示される映像が暗くなるため好ましくない。したがって、スクリーン10の全光線透過率は、上記範囲が好ましい。
本実施形態のスクリーンでは、映像源側から入射した場合の全光線透過率と、背面側から入射した場合の全光線透過率とは等しい。
Further, the
The total light transmittance is a ratio of the total transmitted light to the light incident on the
In the screen of the present embodiment, the total light transmittance when incident from the image source side is equal to the total light transmittance when incident from the back side.
また、スクリーン10は、そのヘイズ値が、0.1%以上、4.0%以下であることが好ましい。
このヘイズ値は、全光線透過率における拡散透過率の割合であり、ヘイズメーター等による測定で得られる。このヘイズ値が、0.1%未満であると、映像にホットスポットが生じる可能性が高くなり、好ましくない。4.0%よりも大きくなると、スクリーン10の透明性が低下し、スクリーンの向こう側の景色が白っぽく観察され、かつ、映像のコントラストが低下するため、好ましくない。したがって、スクリーン10のヘイズ値は、上記範囲が好ましい。
The
This haze value is the ratio of the diffuse transmittance in the total light transmittance, and can be obtained by measurement with a haze meter or the like. If the haze value is less than 0.1%, there is a high possibility that a hot spot is generated in the image, which is not preferable. If it exceeds 4.0%, the transparency of the
また、スクリーン10のピークゲインは、0.5〜3.5であることが好ましい。
ゲインは、スクリーン10の反射特性を示した数値であり、光源(白色光)によって完全拡散板(酸化マグネシウムを焼成した純白板等)を照射した際の反射光の輝度を1としたとき、同じ光源によって、映像源側の正面方向から入射角32°で照射されたスクリーン10の映像源側の面の画面中央となる点Aを画面左右方向(水平方向)の各角度から測定した輝度値の比率により得られる。このゲインの一番高い数値をピークゲインといい、本実施形態では映像源側正面方向から測定した値となる。スクリーン10のピークゲインが0.5以下である場合には、映像の明るさが低下し、好ましくない。また、スクリーン10のピークゲインが3.5よりも大きい場合は、視野角が狭くなり過ぎ、好ましくない。したがって、スクリーン10のピークゲインは、上記範囲が好ましい。
The peak gain of the
The gain is a numerical value indicating the reflection characteristic of the
また、スクリーン10の1/2角αは、5°≦α≦20°を満たすことが好ましい。
前述の通り、1/2角αは、スクリーン10へ入射し、反射層13で拡散反射されてスクリーン10から出射した光のピーク輝度となる角度Kに対して画面上下方向(図7における単位光学形状121の配列方向)において、輝度が1/2となる角度をK1,K2とし、ピーク輝度の角度Kから輝度が1/2となる角度K1,K2までの角度変化量を+α1(ただし、K+α1=K1),−α2(K−α2=K2)とするとき、ピーク輝度から輝度が1/2になるまでの角度変化量の絶対値の平均値である。
本実施形態のスクリーン10では、反射層13の凹凸形状が不規則であるので、画面左右方向における1/2角αは、画面上下方向における1/2角αと等しい、もしくは、略等しい。したがって、画面左右方向における1/2角αも、5°≦α≦20°を満たすことが好ましい。
The half angle α of the
As described above, the half angle α is incident on the
In the
α<5°である場合、観察者O1に対して良好な映像を表示する視野角が狭くなり過ぎ、映像が見えにくくなるので好ましくない。また、α<5°である場合、反射光において鏡面反射成分が増え、映像源の映り込み等が生じてしまい、好ましくない。
α>20°である場合、観察者O1に対して良好な映像を表示する視野角は広くなるが映像の明るさが低下したり、映像のぼけが強くなったり、外光のスクリーン10での反射によって映像のコントラストが低下したりするので好ましくない。
したがって、スクリーン10の画面左右方向及び画面上下方向における1/2角αは、上記範囲が好ましい。
If α <5 °, the viewing angle for displaying a good image for the observer O1 becomes too narrow and the image becomes difficult to see, which is not preferable. Further, when α <5 °, the specular reflection component in the reflected light increases, and the reflection of the image source occurs, which is not preferable.
When α> 20 °, the viewing angle for displaying a good image with respect to the observer O1 is widened, but the brightness of the image is reduced, the blur of the image is strong, or the
Therefore, the above range is preferable for the half angle α of the
ここで、全光線透過率、ヘイズ値、拡散反射率、ピークゲイン、1/2角αが異なる測定例1〜7のスクリーンを用意して、スクリーンの画面中央となる点Aでの照度700lx程度の明室環境下において、点Aから映像源側(+Z側)に2mの位置から観察し、映像の見えやスクリーンの透明性等について評価を行った。
なお、各測定例のスクリーンは、全光線透過率、ヘイズ値、拡散反射率、ピークゲイン、1/2角αが異なる以外は、同様の形態である。
また、全光線透過率、ヘイズ値、拡散反射率、ピークゲインは、各測定例のスクリーンの画面中央となる点Aにおいて測定された。
また、測定に使用したヘイズメーターは、株式会社村上色彩技術研究所製 HM−150であり、分光光度計は、日本分光株式会社製の紫外可視近赤外分光光度計(V−670)である。また、ピークゲインの測定には、株式会社村上色彩技術研究所製の3次元変角分光測色システム(GCMS−11)を用いた。
Here, screens of Measurement Examples 1 to 7 having different total light transmittance, haze value, diffuse reflectance, peak gain, and half angle α are prepared, and the illuminance is about 700 lx at the point A that is the center of the screen. In the bright room environment, the image was observed from a position of 2 m from the point A to the image source side (+ Z side), and the appearance of the image and the transparency of the screen were evaluated.
Note that the screens of each measurement example have the same configuration except that the total light transmittance, haze value, diffuse reflectance, peak gain, and ½ angle α are different.
Further, the total light transmittance, haze value, diffuse reflectance, and peak gain were measured at point A, which is the center of the screen of each measurement example.
Moreover, the haze meter used for the measurement is HM-150 manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd., and the spectrophotometer is an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer (V-670) manufactured by JASCO Corporation. . For the measurement of the peak gain, a three-dimensional variable angle spectrocolorimetry system (GCMS-11) manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd. was used.
上述のように、全光線透過率、ヘイズ値、拡散反射率、ピークゲイン、1/2角αが、好ましい範囲を満たしている測定例2〜6のスクリーンは、明るく良好な映像が観察され、その視野角も十分であった。
しかし、全光線透過率、ヘイズ値が好ましい範囲を満たしていない測定例1のスクリーンでは、スクリーンの透明性が低く、スクリーンの向こう側の景色が白っぽく観察されたり、それにより映像も白っぽくなりコントラストが低下する等して好ましくなかった。
また、全光線透過率、ヘイズ値、拡散反射率、ピークゲイン、1/2角αが好ましい範囲を満たしていない測定例7のスクリーンでは、スクリーンの透明性は得られたものの、映像の明るさが低下し、映像が暗くなる等して好ましくなかった。
As described above, the screens of Measurement Examples 2 to 6 in which the total light transmittance, haze value, diffuse reflectance, peak gain, and ½ angle α satisfy the preferred range are bright and good images are observed. The viewing angle was also sufficient.
However, in the screen of Measurement Example 1 in which the total light transmittance and the haze value do not satisfy the preferable ranges, the transparency of the screen is low, and the scenery on the other side of the screen is observed whitish. It was not preferable because it decreased.
Further, in the screen of Measurement Example 7 in which the total light transmittance, haze value, diffuse reflectance, peak gain, and ½ angle α do not satisfy the preferable ranges, the transparency of the screen was obtained, but the brightness of the image. Decreased, and the image became dark.
以上のことから、本実施形態のスクリーン10は、全光線透過率、ヘイズ値、拡散反射率、ピークゲイン、1/2角αに関して、好ましい範囲を満たしているので、透明性を維持しながら明るく、十分な視野角を有する良好な映像を表示できる。
また、本実施形態のスクリーン10は、反射層13で拡散反射された映像光(反射光)の1/2角αと角度θ1とは、前述の(式2)を満たすので、スクリーン10の映像源側表面で反射する映像光は、1/2角αよりも外側へ向かい、映像源LSの映り込みがなく、良好な映像を表示できる。
From the above, the
Further, in the
また、本実施形態によれば、第1光学形状層12は、フレネルセンターとなる点Cが、表示領域外であって映像源LS側に位置しており、いわゆるオフセット構造のサーキュラーフレネルレンズ形状を有しているので、短焦点型のプロジェクタである映像源LSから投射された入射角度の大きい映像光Lであっても、画面左右方向の映像が暗くなることがなく、明るさの面均一性の高い良好な映像を表示することができる。
Further, according to the present embodiment, the first
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態のスクリーン20を説明する図である。図5(a)は、スクリーン20の第1光学形状層22を背面側(−Z側)から見た図であり、理解を容易にするために、反射層13や第2光学形状層14、保護層15等を省略して示している。図5(b)は、前述の図2に示す第1実施形態のスクリーン10の断面に相当する第2実施形態のスクリーン20の断面の一部を拡大して示している。
第2実施形態に示すスクリーン20は、第1光学形状層22の単位光学形状221の形状が異なる点以外は、前述の第1実施形態と同様の形態である。したがって、前述した第1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。
第2実施形態のスクリーン20は、前述の第1実施形態の映像表示装置1において、スクリーン10に換えて用いることが可能である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating the
The
The
このスクリーン20は、基材層11、第1光学形状層22、反射層13、第2光学形状層14、保護層15を備えている。
第1光学形状層22は、その背面側(−Z側)の面に単位光学形状221が複数配列されて設けられている。
単位光学形状221は、スクリーン10の画面左右方向(X方向)に延在し、画面上下方向(Y方向)に沿って複数配列されている。単位光学形状221は、スクリーン10の厚み方向(Z方向)に平行であって単位光学形状121の配列方向(Y方向)に平行な断面での断面形状が三角形状であり、いわゆるプリズム形状である。
The
The first
The unit
単位光学形状221は、映像光が直接入射する第1斜面221aと、この第1斜面221aに対向する第2斜面221bとを有している。1つの単位光学形状221において、第2斜面221bは、頂点tを挟んで第1斜面221aよりも下側(−Y側)に位置している。
本実施形態では、図5に示すように、角度θ1,θ2、配列ピッチP等が一定である例を示している。しかし、これに限らず、これらの角度や寸法は、映像源LSからの映像光の投射角度(スクリーン10への映像光の入射角度)や、映像源LSの画素(ピクセル)の大きさ、スクリーン10の画面サイズ、各層の屈折率等に応じて、適宜設定してよい。例えば、単位光学形状121の配列方向に沿って、これらの角度や寸法が、次第に又は段階的に変化する形態としてもよい。
The unit
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, an example in which the angles θ1, θ2, the arrangement pitch P, and the like are constant is shown. However, the present invention is not limited thereto, and these angles and dimensions may include the projection angle of the image light from the image source LS (the incident angle of the image light to the screen 10), the size of the pixel (pixel) of the image source LS, the screen It may be set as appropriate according to the screen size of 10, the refractive index of each layer and the like. For example, these angles and dimensions may change gradually or stepwise along the arrangement direction of the unit optical shapes 121.
単位光学形状221において、図5(b)に示すように、第1斜面221aがスクリーン面に平行な面となす角度は、θ1であり、第2斜面221bがスクリーン面に平行な面となす角度は、θ2である。このとき、角度θ1,θ2は、θ2>θ1という関係を満たす。この角度θ1は、1/2角αに対して、前述の(式2)を満たす。
In the unit
本実施形態のスクリーン20は、前述の第1実施形態のスクリーン10と同様に、全光線反射率、拡散反射率、ヘイズ値、ピークゲイン、1/2角αは、好ましい範囲を満たしている。
よって、本実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様に、透明性が高く、かつ、良好な映像を表示できる半透過型のスクリーン20及び表示装置1を提供することができる。
また、本実施形態によれば、単位光学形状221は、画面左右方向(X方向)を長手方向とし、画面上下方向(Y方向)に配列されているので、第1光学形状層22及びスクリーン20の製造が容易であり、大画面のスクリーン20の製造も容易に行える。また、例えば、ウェブ状の基材層11及び保護層15を用いて、裁断前の状態のスクリーン20を連続して容易に製造することができ、スクリーン10の生産効率を向上させ、生産コストを低減することができる。
In the
Therefore, according to the present embodiment, as in the first embodiment described above, it is possible to provide the
In addition, according to the present embodiment, the unit
(変形形態)
以上説明した各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)各実施形態において、スクリーン10,20の映像源側(+Z側)の面に、傷つき防止を目的としたハードコート層を設けてもよい。ハードコート層は、例えば、スクリーン10,20の映像源側の面(基材層11の映像源側の面)に、ハードコート機能を有する紫外線硬化型樹脂(例えば、ウレタンアクリレート等)を塗布して形成する等により、形成される。
また、ハードコート層に限らず、スクリーン10,20の使用環境や使用目的等に応じて、例えば、反射防止機能、紫外線吸収機能、防汚機能、帯電防止機能等、適宜必要な機能を有する層を1つ又は複数選択して設けてもよい。さらに、基材層11の映像源側(+Z側)にタッチパネル層等を設けてもよい。
例えば、スクリーン10,20の映像源側の表面に反射防止層を設けた場合には、反射層13で反射した光の一部が、映像源側表面で反射して背面側から出射することにより、背面側の観察者O2に映像が一部見えてしまうことを防止することができる。
(Deformation)
Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In each embodiment, a hard coat layer for the purpose of preventing scratches may be provided on the image source side (+ Z side) surfaces of the
Further, not only the hard coat layer but also a layer having necessary functions as appropriate, such as an antireflection function, an ultraviolet absorption function, an antifouling function, an antistatic function, etc., depending on the use environment or purpose of use of the
For example, when an antireflection layer is provided on the image source side surface of the
(2)各実施形態において、反射層13は、ハーフミラー(マジックミラー)状の半透過型の反射層である例を示したが、これに限らず、例えば積層数を増やす、各膜の厚さを調整する等して、入射した光を反射する割合が高く、透過する割合が低い反射層としてもよい。
(2) In each embodiment, the
(3)各実施形態において、映像源LSは、スクリーン10,20の画面左右方向の中央であって画面外の下方に位置する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、スクリーン10,20の斜め下側等に配置され、スクリーン10,20に対して画面左右方向において斜め方向光から映像光を投射する形態としてもよい。
図6は、変形形態の映像表示装置1Aを示す図である。図6では、一例として、第2実施形態のスクリーン20を用いた例を示している。
図6に示すように、例えば、映像源LSをスクリーン10の画面左右方向左側(−X側)の下方に配置する場合、単位光学形状121は、その配列方向及び長手方向が、映像源LSの位置に合わせてそれぞれ画面上下方向(Y方向)及び画面左右方向(X方向)に対して傾斜した形態となっている。このような形態とすることにより、映像源LSの位置等を自由に設定することができる。
なお、第1実施形態に示すスクリーン10のように、第1光学形状層12がサーキュラーフレネルレンズ形状を有する場合にも、映像源LSの位置に合わせて単位光学形状221の配列方向を傾けた形態とすることにより、このような変形形態は適用可能である。
(3) In each embodiment, the video source LS has been described with an example in which the video source LS is located at the center in the left-right direction of the
FIG. 6 is a diagram illustrating a
As shown in FIG. 6, for example, when the video source LS is arranged below the left side of the
In addition, even when the first
(4)各実施形態において、単位光学形状121,221は、第1斜面121a,221a及び第2斜面121b,221bが平面により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、曲面と平面とが組み合わされた形態としてもよいし、折れ面状としてもよい。
また、各実施形態において、単位光学形状121,221は、3つ以上の複数の面によって形成される多角形形状としてもよい。
また、各実施形態において、反射層13は、第1斜面121a,221a及び第2斜面121b,221bに形成される例を示したが、これに限らず、例えば、第1斜面121a,221aの少なくとも一部に形成される形態としてもよい。
また、各実施形態において、第1斜面121a,221a及び第2斜面121b,221bは、微細な凹凸形状が形成された粗面である例を示したが、これに限らず、第1斜面121a,221aのみ粗面である形態としてもよい。
(4) In each embodiment, although unit optical shape 121,221 showed the example in which the
Further, in each embodiment, the unit
Moreover, in each embodiment, although the
Moreover, in each embodiment, although
(5)各実施形態において、スクリーン10,20は、第1光学形状層12及び第2光学形状層14が十分な厚みや剛性等を有している場合には、基材層11及び保護層15を備えない形態としてもよいし、どちらか一方を備えない形態としてもよい。
また、各実施形態において、スクリーン10,20は、基材層11及び保護層15の少なくとも一方を、ガラス板等の光透過性を有する板状の部材としてもよい。このとき、粘着剤層等を介して第1光学形状層12等がガラス板等に接合される形態としてもよい。
(5) In each embodiment, when the first
Moreover, in each embodiment, the
(6)各実施形態において、映像源LSは、例えば、P波の偏光成分を有する映像光を投射するものとしてもよい。
このとき、映像源LSは、映像光が入射角φでスクリーン10,20へ投射されるように位置及び角度が設定されている。この入射角φは、スクリーン10,20へ投射された映像光(P波)の反射率がゼロとなる入射角(ブリュースター角)をθb(°)とした場合、(θb−10)°以上85°以下の範囲に設定される。例えば、スクリーン10,20へ投射された映像光の反射率がゼロとなる入射角θbが60°である場合、映像光の入射角φは、50〜85°の範囲に設定される。
このように、P波の偏光成分を有する映像光を投射する映像源LSを用いることにより、スクリーン10,20への入射角φが大きい場合にも、スクリーン10,20の表面における鏡面反射を抑制することができ、映像源LSの設置位置等、投射系の設計の自由度を上げることができる。また、このような映像源LSを用いることにより、スクリーン10,20に入射する際にスクリーン表面での映像光の反射を低減でき、映像の明るさ、鮮明さの向上を図ることができる。
なお、角度θb(ブリュースター角)は、映像光が投射されるスクリーン10,20表面の材質により異なる。
また、このような形態の場合、基材層11及び保護層15としては、TAC製のシート状の部材が好適である。
(6) In each embodiment, the video source LS may project video light having a P-wave polarization component, for example.
At this time, the position and angle of the image source LS are set so that the image light is projected onto the
Thus, by using the image source LS that projects image light having a P-wave polarization component, even when the incident angle φ to the
The angle θb (Brewster angle) varies depending on the material of the surfaces of the
Moreover, in the case of such a form, as the
(7)各実施形態において、映像表示装置1は、店舗等のショーウィンドウに配置される例を示したが、これに限らず、例えば、室内用のパーテーションや、展示会等における映像表示等にも適用できる。また、スクリーン10,20をフロントガラスに貼り合わせる等し、映像表示装置1を自動車のヘッドアップディスプレイ(HUD:HEAD−Up Display)に適用してもよいし、自動車以外の乗り物に適用してもよい。
(7) In each embodiment, the example in which the video display device 1 is arranged in a show window of a store or the like has been shown. However, the present invention is not limited to this. For example, for video display in a room partition or an exhibition, etc. Is also applicable. Further, the
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各実施形態によって限定されることはない。 In addition, although this embodiment and modification can also be used in combination as appropriate, detailed description is abbreviate | omitted. Further, the present invention is not limited by the embodiments described above.
1 映像表示装置
10,20 スクリーン
11 基材層
12 第1光学形状層
121 単位光学形状
121a 第1斜面
121b 第2斜面
13 反射層
14 第2光学形状層
15 保護層
LS 映像源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
光透過性を有し、映像光が入射する第1の面とこれに対向する第2の面とを有する単位光学形状が、背面側の面に複数配列された光学形状層と、
前記単位光学形状の少なくとも前記第1の面の一部に形成された反射層と、
を備え、
前記単位光学形状は、その表面に微細かつ不規則な凹凸形状を有し、
前記反射層の前記単位光学形状側の面には、前記凹凸形状に対応した凹凸形状を有し、
前記反射層は、入射した光の一部を反射し、その他を透過する機能を有し、誘電体多層膜により形成されていること、
を特徴とする反射スクリーン。 A reflective screen that reflects video light projected from a video source to display an image;
An optical shape layer having a plurality of unit optical shapes having a light transmittance and having a first surface on which image light is incident and a second surface facing the first surface;
A reflective layer formed on at least part of the first surface of the unit optical shape;
With
The unit optical shape has a fine and irregular uneven shape on its surface,
The surface on the unit optical shape side of the reflective layer has an uneven shape corresponding to the uneven shape,
The reflective layer has a function of reflecting a part of incident light and transmitting the other, and is formed of a dielectric multilayer film;
Reflective screen featuring.
該反射スクリーンに入射角0°で入射した光の全光線透過率は、70〜85%であること、
を特徴とする反射スクリーン。 The reflective screen according to claim 1.
The total light transmittance of light incident on the reflecting screen at an incident angle of 0 ° is 70 to 85%;
Reflective screen featuring.
該反射スクリーンに映像源側から入射角0°で入射した光の拡散反射率は、5〜35%であること、
を特徴とする反射スクリーン。 The reflective screen according to claim 1 or 2,
The diffuse reflectance of light incident on the reflection screen from the image source side at an incident angle of 0 ° is 5 to 35%.
Reflective screen featuring.
該反射スクリーンのピークゲインは、0.5〜3.5であること、
を特徴とする反射スクリーン。 The reflective screen according to any one of claims 1 to 3,
The peak gain of the reflecting screen is 0.5 to 3.5;
Reflective screen featuring.
該反射スクリーンのヘイズ値は、0.1〜4.0%であること、
を特徴とする反射スクリーン。 The reflective screen according to any one of claims 1 to 4, wherein:
The haze value of the reflective screen is 0.1 to 4.0%;
Reflective screen featuring.
前記反射層を形成する誘電体多層膜は、二酸化ケイ素、二酸化チタン、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、フッ化マグネシウムの少なくともいずれかを含むこと、
を特徴とする反射スクリーン。 The reflection screen according to any one of claims 1 to 5,
The dielectric multilayer film forming the reflective layer contains at least one of silicon dioxide, titanium dioxide, niobium pentoxide, tantalum pentoxide, and magnesium fluoride.
Reflective screen featuring.
該反射スクリーンの反射光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量を+α1,−α2とし、その絶対値の平均値をαとするとき、5°≦α≦20°であること、
を特徴とする反射スクリーン。 The reflective screen according to any one of claims 1 to 6,
When the amount of change in angle from the exit angle at which the reflected screen has the peak brightness to the exit angle at which the brightness is ½ is + α1, −α2, and the average of the absolute values is α, 5 ° ≦ α ≦ 20 °,
Reflective screen featuring.
拡散粒子を含有する拡散層を備えていないこと、
を特徴とする反射スクリーン。 In the reflective screen of any one of Claim 1 to Claim 7,
Not having a diffusion layer containing diffusing particles,
Reflective screen featuring.
光透過性を有し、前記光学形状層の前記単位光学形状が形成された側の面に、前記単位光学形状の間の谷部を充填するように積層された第2光学形状層を備えること、
を特徴とする反射スクリーン。 The reflective screen according to any one of claims 1 to 8,
A second optical shape layer that has optical transparency and is laminated on the surface of the optical shape layer on the side where the unit optical shape is formed so as to fill a valley between the unit optical shapes; ,
Reflective screen featuring.
前記反射スクリーンに映像光を投射する映像源と、
を備える映像表示装置。 A reflective screen according to any one of claims 1 to 9,
An image source for projecting image light onto the reflective screen;
A video display device comprising:
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C13 | Notice of reasons for refusal |
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