JP2017211454A - Screen and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリーンと、これを備える映像表示装置とに関するものである。 The present invention relates to a screen and a video display device including the screen.
従来、映像源から投射された映像光を反射又は透過して表示するスクリーンとして、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、透明性を有するスクリーンは、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て固定し、投射された映像光を反射又は透過して映像を表示でき、かつ、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ることができるため、意匠性の高さ等から需要が高まっている。 Conventionally, various screens have been developed as screens that reflect or transmit image light projected from an image source (see, for example, Patent Document 1). In particular, a screen having transparency can be fixed by sticking it to a highly transparent member such as a window glass, and the projected image light can be reflected or transmitted to display an image. Since the scenery beyond the screen can be seen through when not in use when light is not projected, the demand is increasing due to its high design.
しかし、このような透明性を有するスクリーンは、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、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。
また、透明性を有するスクリーンでは、映像光をスクリーンに対して斜めに投射したときに、一部の映像光が、スクリーンの厚み方向の映像源側とは反対側の上方に向かって出射する場合がある。このような映像光(抜け光)が、特にスクリーンの画面上部等で生じると、天井等に映像が映り込み、映像表示装置としての意匠性の低下等を招くという問題があった。
特に、透明性を有し、かつ、映像光を反射して表示する反射スクリーンでは、このような抜け光は、本来映像を表示しないはずのスクリーンの背面側上方の天井に映像を映り込ませてしまうため、好ましくない。
However, when the screen having such transparency has a diffusing layer containing diffusing particles or the like, the scenery on the other side of the screen is observed as whitish and blurred, resulting in a decrease in design. Improvement was an issue. Moreover, it is always required to make various screens thinner and to display good images with high contrast.
In the case of a screen having transparency, when image light is projected obliquely with respect to the screen, a part of the image light is emitted upward on the side opposite to the image source side in the thickness direction of the screen. There is. When such image light (outgoing light) is generated particularly at the upper part of the screen, the image is reflected on the ceiling or the like, which causes a problem in that the design of the image display device is deteriorated.
In particular, in a reflective screen that is transparent and displays image light by reflection, such missing light causes the image to be reflected on the ceiling above the back side of the screen that should not display the image. Therefore, it is not preferable.
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投射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や、天井への映像の映り込みに対する対策に関してはなんら開示されていない。 In the above-described Patent Document 1, a projection screen that can be used for both a transmission type and a reflection type is proposed, and light from the back side can be transmitted. However, this Patent Document 1 does not disclose any measures for improving the transparency or measures for reflecting the image on the ceiling.
本発明の課題は、透明性が高く、かつ、天井への映像の映り込みを低減できるスクリーン、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 screen having high transparency and capable of reducing the reflection of an image on a ceiling, and an image display device including the screen.
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を反射して観察者側へ向けて映像を表示し、かつ、透明性を有するスクリーンであって、該スクリーンの厚み方向の背面側の面に、映像光が入射する第1の面(121a,321a)とこれに対向する第2の面(121b,321b)とを有する単位光学形状(121,321)が複数配列されて形成され、光透過性を有する光学形状層(12,32)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、入射した光の少なくとも一部を反射し、その他の光を透過する機能を有する反射層(13,33)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、前記反射層の少なくとも前記単位光学形状側の面は、前記凹凸形状に対応した凹凸形状を有し、前記反射層を透過した映像光の少なくとも一部を吸収又は拡散する抜け光抑制層(15,25)を、該スクリーンの厚み方向において前記反射層よりも背面側に備えること、を特徴とするスクリーン(10,20,30)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載のスクリーンにおいて、前記抜け光抑制層(15)は、前記反射層(13,33)を透過した映像光の少なくとも一部を吸収する機能を有する層であり、光を透過する光透過部(153)と光を吸収する光吸収部(154)とを備え、該スクリーンの厚み方向に平行な断面において、前記光透過部及び前記光吸収部がスクリーン面に沿って交互に配置され、前記断面における前記光吸収部の断面形状が矩形形状又は楔形形状であること、を特徴とするスクリーン(10,30)である。
請求項3の発明は、請求項2に記載のスクリーンにおいて、前記光透過部(153)の屈折率をN1とし、前記光吸収部(154)の屈折率をN2とするとき、N2≧N1という関係を満たすこと、を特徴とするスクリーン(10,30)である。
請求項4の発明は、請求項3に記載のスクリーンにおいて、前記光透過部(153)及び前記光吸収部(154)は、該スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されていること、を特徴とするスクリーン(10,30)である。
請求項5の発明は、請求項1に記載のスクリーンにおいて、前記抜け光抑制層(25)は、前記反射層(13)を透過した映像光の少なくとも一部を拡散する機能を有する層であり、該抜け光抑制層に対して、第1入射角度範囲(R1)内の入射角で入射する光を拡散し、前記第1入射角度範囲外の入射角で入射する光を透過し、前記第1入射角度範囲は、0°より大きいこと、を特徴とするスクリーン(20)である。
請求項6の発明は、請求項5記載のスクリーンにおいて、前記第1入射角度範囲(R1)は、25〜75°であること、を特徴とするスクリーン(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項に記載のスクリーンにおいて、前記光学形状層(12,32)は、前記単位光学形状(121,321)が同心円状に複数配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を有すること、を特徴とするスクリーン(10,20,30)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項に記載のスクリーンにおいて、該スクリーンの厚み方向において前記反射層(13,33)よりも背面側に、光透過性を有し、前記単位光学形状(121,321)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(14,34)を備えること、を特徴とするスクリーン(10,20,30)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項に記載のスクリーンにおいて、光を拡散する機能を有する拡散粒子を含有する光拡散層を備えていないこと、を特徴とするスクリーン(10,20,30)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項に記載のスクリーン(10,20,30)と、前記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 transparent screen that reflects the image light projected from the image source and displays the image toward the viewer, and has a transparency on the back side in the thickness direction of the screen. A plurality of unit optical shapes (121, 321) having a first surface (121a, 321a) on which image light is incident and a second surface (121b, 321b) opposite to the first surface are formed on the surface, An optical shape layer (12, 32) having optical transparency and at least part of the first surface of the unit optical shape, reflects at least part of incident light and transmits other light. A reflective layer (13, 33) having a function, wherein the unit optical shape has a fine and irregular concavo-convex shape on the surface thereof, and at least the unit optical shape side surface of the reflective layer is Has an irregular shape corresponding to the irregular shape And a missing light suppressing layer (15, 25) that absorbs or diffuses at least part of the image light transmitted through the reflective layer, on the back side of the reflective layer in the thickness direction of the screen. Screen (10, 20, 30).
According to a second aspect of the present invention, in the screen according to the first aspect, the omission light suppression layer (15) has a function of absorbing at least part of the image light transmitted through the reflection layer (13, 33). A light transmission part (153) that transmits light and a light absorption part (154) that absorbs light, and the light transmission part and the light absorption part are screens in a cross section parallel to the thickness direction of the screen. A screen (10, 30), characterized in that the cross-sectional shape of the light-absorbing part in the cross-section is a rectangular shape or a wedge shape, which are alternately arranged along a plane.
According to a third aspect of the present invention, in the screen according to the second aspect, N2 ≧ N1 when the refractive index of the light transmitting portion (153) is N1 and the refractive index of the light absorbing portion (154) is N2. A screen (10, 30) characterized by satisfying the relationship.
According to a fourth aspect of the present invention, in the screen according to the third aspect, the light transmitting portion (153) and the light absorbing portion (154) extend in the horizontal direction of the screen in the usage state of the screen, and the vertical direction of the screen. The screens (10, 30) are characterized in that they are arranged in the same manner.
According to a fifth aspect of the present invention, in the screen according to the first aspect, the light leakage suppression layer (25) is a layer having a function of diffusing at least a part of the image light transmitted through the reflective layer (13). Diffusing light incident at an incident angle within the first incident angle range (R1) to the incident light suppressing layer, transmitting light incident at an incident angle outside the first incident angle range, One incident angle range is a screen (20) characterized by being greater than 0 °.
A sixth aspect of the invention is the screen according to the fifth aspect, wherein the first incident angle range (R1) is 25 to 75 °.
The invention of claim 7 is the screen according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical shape layer (12, 32) has the unit optical shape (121, 321) concentric. A screen (10, 20, 30) characterized by having a plurality of circular Fresnel lens shapes.
The invention according to claim 8 is the screen according to any one of claims 1 to 7, wherein light transmittance is provided on the back side of the reflective layer (13, 33) in the thickness direction of the screen. And a second optical shape layer (14, 34) stacked so as to fill a valley between the unit optical shapes (121, 321). ).
The invention of claim 9 is characterized in that the screen according to any one of claims 1 to 8 is not provided with a light diffusion layer containing diffusion particles having a function of diffusing light. Screen (10, 20, 30).
The invention of
本発明によれば、透明性が高く、かつ、天井への映像の映り込みを低減できるスクリーン、及び、これを備える映像表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a screen that is highly transparent and that can reduce the reflection of an image on the ceiling, and an image display device including the screen.
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、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、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。
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 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, 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.
本明細書中において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中において、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。なお、板面、フィルム面についても同様である。
In this specification, words such as plate, sheet, and film are used, but these are generally used in the order of thickness in the order of plate, sheet, and film. This is also used in the specification. However, there is no technical meaning in such proper use, so these terms can be replaced as appropriate.
In the present specification, the sheet surface refers to a surface that is a planar direction of the sheet when viewed as the entire sheet. The same applies to the plate surface and the film surface.
(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、画面上に映像を表示する反射スクリーンである。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、室内用の透明板によるパーテーションに適用され、スクリーン10がその透明板に固定される例を挙げて説明する。なお、このような透明板としては、ガラス製や樹脂製等の透明性の高い板状の部材が用いられる。
(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 will be described with reference to an example in which the image display device 1 is applied to a partition using an indoor transparent plate, 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であり、例えば、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の表面からの距離が、従来のスクリーンの画面正面方向に位置する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Lがスクリーン10に入射する入射角度が大きく、入射角度の変化量(最小値から最大値までの変化量)も大きい。
The video source LS is a video projection device that projects the video light L onto the
This video source LS is the center of the
The image source LS can project the image light L obliquely from a position where the distance from the surface of the
スクリーン10は、映像源LSが投射した映像光Lを映像源側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1側へ向けて反射して、観察者O1に映像を表示でき、かつ、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、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。また、スクリーン10は、その画面サイズが対角40〜100インチ程度であり、画面の横縦比が16:9である。
なお、これに限らず、スクリーン10は、例えば、観察者O1側から見た形状を他の形状としてもよいし、その画面サイズを40インチ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
For example, the shape of 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に一体に接合(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(ポリカーボネート)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、室内用パーテーションのガラス製の透明板ある。
なお、これに限らず、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
However, the present invention is not limited to this, and the
図2は、第1実施形態のスクリーン10の層構成を示す図である。図2では、スクリーン10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、スクリーン面に直交(Z方向に平行)する断面の一部を拡大して示している。なお、図2では、スクリーン10のみを示し、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を説明する図である。図3(a)は、第1光学形状層12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等を省略して示している。図3(b)は、第1光学形状層12の単位光学形状121を説明する図であり、図2に示すスクリーン10の断面の一部を拡大して示している。なお、図3(b)では、理解を容易にするために、基材層11及び抜け光抑制層15は省略して示している。
スクリーン10は、図2に示すように、厚み方向(Z方向)において、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、抜け光抑制層15等を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a layer configuration of the
FIG. 3 is a diagram illustrating 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り、その背面側(−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。
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適宜設定してよい。
The
The
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(a)に示すように、真円の一部形状(円弧状)であり、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、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を、その背面側に有している。
本実施形態では、図3(a)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、点Cは、画面左右方向の中央であって画面外下方に位置しており、点Cと点Aとは、同一直線上に位置している。
The first
As shown in FIG. 3A, the unit
In this embodiment, as shown in FIG. 3A, when the first
単位光学形状121は、図2及び図3(b)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。
単位光学形状121は、背面側(−Z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1斜面121aは、頂点tを挟んで第2斜面121bの上側(+Y側)に位置している。
As shown in FIGS. 2 and 3B, the unit
The unit
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、微細かつ不規則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、高さ等が不規則である。
The angle formed by the
The first
単位光学形状121の配列ピッチは、P1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、h1である。
理解を容易にするために、図2及び図3(b)では、単位光学形状121の配列ピッチP1、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P1は一定であるが、角度θ1が単位光学形状121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。
また、角度θ1,θ2、配列ピッチP1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P1や角度θ1等が変化する形態としてもよい。
The arrangement pitch of the unit
In order to facilitate understanding, FIGS. 2 and 3B show an example in which the arrangement pitch P1 and the angles θ1 and θ2 of the unit
Further, the angles θ1, θ2, the array pitch P1, 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
なお、本実施形態では、第1光学形状層12の背面側の面には、サーキュラーフレネルレンズ形状が形成される例を示したが、これに限らず、第1光学形状層12の背面側の面には、単位光学形状121が画面左右方向(X方向)を長手方向とし、画面上下方向(Y方向)に配列されたリニアフレネルレンズ形状が形成される形態としてもよい。また、柱状の単位プリズムが、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)に複数された形態としてもよい。
In the present embodiment, an example in which a circular Fresnel lens shape is formed on the back surface of the first
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
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)に形成されている。この反射層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(単位光学形状121の表面)には、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、かつ、単位光学形状121側とは反対側の面にも、この微細かつ不規則な凹凸形状が維持された状態で成膜されている。したがって、反射層13の映像源側の面(第1光学形状層12側の面)と、背面側の面(第2光学形状層14側の面)とは、微細かつ不規則な凹凸形状を有するマット面(粗面)となっている。
この反射層13は、入射した光の一部を反射面の微細な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。
The
As described above, a fine uneven shape is formed on the first
The reflecting
また、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。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、反射層13の反射率及び透過率は、透過率が30〜80%程度、反射率が5〜60%程度の範囲であることが望ましい。
Moreover, the reflectance and transmittance of the
この反射層13は、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等により形成され、その厚さは、数10Å程度である。本実施形態の反射層13は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。
反射層13は、これに限らず、例えば、上述のような光反射性の高い金属をスパッタリングして形成してもよいし、誘電体多層膜を蒸着したり、スパッタリングしたりすることにより形成されてもよい。
本実施形態の反射層13は、アルミニウムを蒸着することにより形成されており、反射層13のみでの反射率が約15%、透過率が約50%のハーフミラー状である。
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、単位光学形状121間の谷部を埋めるように充填され、第1光学形状層12の背面側(−Z側)の面を平坦化している。この第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を保護することができる。また、このような第2光学形状層14を設けることにより、スクリーン10の背面側に抜け光抑制層15等を積層しやすくなり、また、スクリーン10の支持板50等への接合も容易となる。
The second
The 2nd
By providing the second
第2光学形状層14の屈折率は、第1光学形状層12と略同等(同等とみなせる程度に小さい屈折率差を有している状態)であることが好ましく、同等であることが望ましい。また、第2光学形状層14は、前述の第1光学形状層12と同じ樹脂を用いて形成してもよいし、異なる樹脂を用いて形成してもよい。
本実施形態の第2光学形状層14は、第1光学形状層12と同じ紫外線硬化型樹脂により形成されている。
The refractive index of the second
The second
図4は、第1実施形態の抜け光抑制層15を説明する図である。図4(a)では、図2に示すスクリーン10の断面のうち、抜け光抑制層15のみを拡大して示している。図4(b)では、抜け光抑制層15を背面側(−Z側)の正面方向から見た一部を拡大して示している。
抜け光抑制層15は、第2光学形状層14の背面側(−Z側)に設けられた層である。この抜け光抑制層15は、図2及び図4に示すように、基材部151、光制御部152を有している。
FIG. 4 is a diagram for explaining the missing
The missing
基材部151は、この抜け光抑制層15のベース(基材)となる部材である。基材部151は、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材である。
基材部151は、例えば、高い光透過性を有するPET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樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、TAC樹脂等により形成される。
The
The
光制御部152は、光透過部153と光吸収部154とを有し、これらが交互に配列されたいわゆるルーバー形状を有している。
光透過部153は、図4(b)に示すように、画面左右方向(X方向)を長手方向とする略柱状であり、基材部151の背面側(−Z側)の面に、スクリーン面に沿って画面上下方向に複数配列されて形成されている。
光透過部153は、その配列方向(Y方向)に平行であってスクリーン10の厚み方向(Z方向)に平行な断面形状が、図4(a)に示すように、略台形形状であり、映像源側(+Z側)の寸法W2が、背面側(−Z側)の寸法W1よりも大きく、映像源側端部はXY方向に連続した形態となっている。
本実施形態の光透過部153は、その断面形状が等脚台形であり、配列方向である画面上下方向(Y方向)において対称な形状である。
The
As shown in FIG. 4B, the
The
The
光透過部153は、光透過性を有し、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂を紫外線成形法により成形する等して形成されている。しかし、これに限らず、光透過部153は、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。
また、光透過部153は、上述のような紫外線硬化形樹脂に限らず、PET樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いて熱溶融押出成形等により形成されてもよい。このとき、光透過部153の映像源側の連続部分が十分な厚みや剛性等を有するならば、前述の基材部151を設けない形態としてもよい。
The
The
光吸収部154は、光を吸収する作用を有する部分であり、図4(a)に示すように、隣り合う光透過部153の間の谷状の部分に形成されている。
光吸収部154は、図4(b)に示すように、画面左右方向(X方向)に延在し、スクリーン面に沿って光透過部153と画面上下方向(Y方向)に交互に配置されている。
抜け光抑制層15の背面側の面は、図4(b)に示すように、光透過部153の背面側の面と光吸収部154の背面側の面とで形成されている。
The
As shown in FIG. 4B, the
As shown in FIG. 4B, the back side surface of the light
光吸収部154は、その配列方向(Y方向)に平行であってスクリーン10の厚み方向(Z方向)に平行な断面における断面形状が、楔形形状である。ここで、楔形形状とは、一端が広く他端に至るにしたがってしだいに狭くなっている形状を意味し、三角形形状や台形形状を含む形状であるものとする。
本実施形態の光吸収部154は、図4(a)に示すように、映像源側(+Z側)の寸法W4が背面側(−Z側)の寸法W3よりも小さい等脚台形であり、配列方向である画面上下方向(Y方向)において対称な形状である。
The
As shown in FIG. 4A, the
光透過部153の屈折率をN1とし、光吸収部154の屈折率をN2とするとき、N1≦N2を満たすことが、反射層13を透過した映像光等を吸収する観点から好ましい。なお、両者の屈折率差が十分に小さい場合には、光吸収部154の屈折率N2が、光透過部153の屈折率N1よりも小さい形態としてもよい。
本実施形態では、光吸収部154の屈折率N2は、光透過部153の屈折率N1よりも大きく、N2≧N1を満たしている。
When the refractive index of the
In the present embodiment, the refractive index N2 of the
光吸収部154は、光を吸収する作用を有する光吸収材料等を含有した樹脂を、光透過部153間の谷部にワイピング(スキージング)して充填し、硬化させる等して形成される。
光吸収部154の母材となる樹脂は、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が好適である。前述のように、光吸収部154の屈折率を光透過部153の屈折率よりも大きくする場合には、この光吸収部154の母材となる樹脂は、光透過部153を形成する樹脂よりも屈折率が大きいものとすることが好ましい。
The
For example, an ultraviolet curable resin such as urethane acrylate or epoxy acrylate, or an ionizing radiation curable resin such as an electron beam curable resin is preferable as the resin serving as a base material of the
光吸収部154に用いられる光吸収材料は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材であり、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等が好適である。顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂製や、PC樹脂製、PE樹脂製、PS樹脂製、MBS樹脂、MS樹脂等により形成されたものを用いることができる。
The light absorbing material used for the
図4(a)に示すように、光透過部153(光吸収部154)の配列ピッチは、P2であり、光制御部152の厚みは、D1である。また、光透過部153の配列方向における光透過部153の映像源側(+Z側)の寸法がW2、背面側(−Z側)の寸法がW1、光吸収部154の映像源側の寸法がW4、背面側の寸法がW3である。
また、スクリーン10の厚み方向(Z方向)における光吸収部154の寸法は、h2であり、光透過部153と光吸収部154との界面が、スクリーン10の厚み方向となす角度は、θ3である。
この角度θ3や寸法h2、ピッチP2等は、映像光の入射角度や光透過部153の屈折率等に応じて、適宜設定可能である。
As shown in FIG. 4A, the arrangement pitch of the light transmission parts 153 (light absorption parts 154) is P2, and the thickness of the
Further, the dimension of the
The angle θ3, the dimension h2, the pitch P2, and the like can be appropriately set according to the incident angle of the image light, the refractive index of the
なお、本実施形態では、スクリーン10は、抜け光抑制層15がスクリーンの最も背面側に位置する形態とし、抜け光抑制層15の背面側の面に接合層51を介して支持板50が一体に積層された形態とした。しかし、これに限らず、スクリーン10は、抜け光抑制層15の背面側に、さらに、スクリーン10の背面側の表面を保護する不図示の保護層等を備えてもよい。
In the present embodiment, the
上述のように、本実施形態のスクリーン10は、光を拡散する作用を有する拡散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の表面の微細凹凸形状のみである。
As described above, the
図5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5では、図2に示す断面と同様の断面(単位光学形状121の配列方向(Y方向)及びスクリーン10の厚み方向(Z方向)に平行な断面)の一部を拡大して示している。また、図5では、理解を容易にするために、基材層11と第1光学形状層12との界面、第1光学形状層12と反射層13との界面、反射層13と第2光学形状層14との界面、第2光学形状層14と基材部151との界面、基材部151と光透過部153と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. 5 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、反射層13で反射しなかった他の映像光L4は、反射層13を透過し、その多くが抜け光抑制層15の光吸収部154に吸収される。よって、反射層13を透過し、スクリーン10の背面側から上方へ出射する映像光は、その光量が大幅に低減される。
したがって、反射層13を透過してスクリーン10の背面側(−Z側)に出射した映像光が、背面側のスクリーン10の近傍の天井等に到達して生じる映像の映り込みを大幅に抑制できる。
Of the image light incident on the first
Therefore, it is possible to greatly suppress the reflection of an image generated when the image light transmitted through the
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L3は、スクリーン10の表面で反射し、スクリーン10の映像源側(+Z側)上方へ向かうので、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、映像光L1がスクリーン10の下方から投射され、かつ、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。
In addition, among the image light L1 projected from the image source LS, a part of the image light L3 is reflected on the surface of the
In the present embodiment, the image light L1 is projected from 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5に示すように、スクリーン10に映像源側上方から入射する外光G1のうち、一部の外光G2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い、観察者O1には届かない。また、外光G1のうち、一部の外光G3は、反射層13で反射し、一部がスクリーン10下方へ出射し、一部がスクリーン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、減衰する。
また、スクリーン10に映像源側上方から入射し、反射層13を透過する外光G4は、抜け光抑制層15の光吸収部154に入射してその多くが効率よく吸収され、背面側から出射する光量が大幅に低減される。
Next, light from the outside such as sunlight other than the image light incident on the
As shown in FIG. 5, out of the external light G1 incident on the
Further, the external light G4 incident on the
スクリーン10に背面側上方から入射する外光G5のうち、一部の外光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い、観察者O2には届かない。また、外光G5のうち、スクリーン10に入射した外光G7の多くは、光吸収部154に入射して吸収される。
また、スクリーン10に背面側上方から入射し、抜け光抑制層15を透過した外光は、外光G8のように反射層13で反射して、光吸収部154に入射して吸収されたり、図示しないが、反射層13を透過してスクリーン10の映像源側下方へ出射したり、映像源側の表面で全反射して、スクリーン内部下方側へ向かい、減衰したりする。
したがって、スクリーン10に背面側上方から入射する外光は、抜け光抑制層15の光吸収部154によって効率よく吸収され、映像源側から出射する光量が大幅に低減される。
以上のことから、スクリーン10に映像源側又は背面側から入射する外光が観察者O1に届いて、映像のコントラストが低下することを大幅に改善できる。
Of the external light G5 incident on the
Further, the external light incident on the
Therefore, the external light incident on the
From the above, it can be greatly improved that the external light incident on the
また、スクリーン10への入射角度が小さい外光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、観察者O1,O2が、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。
In addition, external lights G9 and G10 having a small incident angle on the
Therefore, when the observers O1 and O2 observe the scenery on the other side of the
従来の光を拡散する作用を有する拡散粒子を含有する光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る。 In a conventional transflective reflective screen having a light diffusing layer containing diffusing particles having a function of diffusing light, image light is diffused twice before and after reflection by the reflective layer, so that a good viewing angle is obtained. However, there is a problem that the resolution of the video is lowered. Further, since the outside light is also diffused by the diffusing particles, the scenery on the other side of the screen is observed blurred or whitened.
しかし、本実施形態のスクリーン10では、反射層13の表面が微細かつ不規則な凹凸形状を有する以外は、拡散作用を有しておらず、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、反射層13を透過する光は拡散されない。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、−Z側)の景色を一部視認することが可能である。さらに、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, the
Moreover, in the
さらに、仮に、スクリーン10が抜け光抑制層15を備えていない場合、反射層13を透過した映像光の一部は、スクリーン10の背面側(−Z側)からスクリーン10の上方へ出射する。このとき、反射層13を透過した映像光(抜け光)が、スクリーン10の背面側の画面上部に相当する領域から出射した場合には、そのような抜け光がスクリーン10背面側の天井に到達して映像が映り込み、映像表示装置としての意匠性の低下等を招くという問題があった。このような天井への映像の映り込みは、スクリーン10が大画面である場合には、特に生じやすい。
Furthermore, if the
しかし、本実施形態のスクリーン10では、反射層13を透過した映像光(抜け光)を抜け光抑制層15の光吸収部154によって効率よく吸収でき、そのような天井への映像の映り込みを大幅に改善できる。
また、本実施形態のスクリーン10では、抜け光抑制層15は、スクリーン10へ入射角0°等小さな入射角で入射する光(例えば、図5に示す外光G9,G10)を透過するので、観察者O1,O2がスクリーン10を通してスクリーンの向こう側の景色等を視認する際に十分な透明性を維持できる。
また、本実施形態のスクリーン10では、スクリーン10の背面側上方から入射する太陽光や照明光等の不要な外光を吸収するので、映像のコントラストを向上させ、良好な映像を表示できる。
However, in the
Further, in the
In addition, since the
(第1実施形態の抜け光抑制層15の別の形態)
図6は、第1実施形態の抜け光抑制層15の別の形態を示す図である。図6では、抜け光抑制層15の別の形態における前述の図4に示す断面に相当する断面を示している。
抜け光抑制層15の光吸収部154は、図6(a)に示すように、その配列方向(Y方向)及びスクリーン10の厚み方向(Z方向)に平行な断面での断面形状を矩形形状としてもよいし、図6(b)に示すように、三角形形状としてもよい。また、光吸収部154の断面形状は、厳密な矩形形状、楔形形状だけでなく、その形状とみなせる程度のわずかな差異を有する略矩形形状や略楔形形状としてもよい。
また、図6(c)に示すように、抜け光抑制層15の光吸収部154は、その配列方向(Y方向)及びスクリーン10の厚み方向(Z方向)に平行な断面での断面形状において、映像源側(+Z側)の寸法W4が、背面側(−Z側)の寸法W3よりも大きい形態としてもよいし、光吸収部154の断面形状が三角形形状である場合には、背面側に頂点が位置する形態としてもよい。この場合、基材部151は、光制御部152の背面側に位置する形態となる。
(Another form of the light
FIG. 6 is a diagram showing another form of the light
As shown in FIG. 6A, the
Further, as shown in FIG. 6C, the
また、図6(c)に示すように、抜け光抑制層15が基材部151が光制御部152の背面側に位置する形態であって、スクリーン10の背面側に支持板50等を設けない場合には、基材部151にハードコート機能や反射防止機能、帯電防止機能、防汚機能、紫外線吸収機能等の機能を適宜選択して付与してもよい。
なお、光吸収部154は、その断面形状を等脚台形形状以外の台形形状や二等辺三角形形状や不等辺三角形状、平行四辺形形状や五角形形状等の他の多角形形状としてもよいし、光透過部153との界面の少なくとも1つが、折れ面状であったり、一部が曲面によって形成されていたりしてもよい。
Further, as shown in FIG. 6C, the light
The
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態のスクリーン20の層構成を示す図である。図7では、前述の図2に示すスクリーン10の断面に相当するスクリーン20の断面を示している。
第2実施形態のスクリーン20は、前述の第1実施形態に示した抜け光抑制層15とは異なる特徴を有する抜け光抑制層25を備えている点が異なる以外は、第1実施形態のスクリーン10と同様の形態である。したがって、前述の第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。
本実施形態のスクリーン20は、基材層11、第1光学形状層12、反射層13、第2光学形状層14、抜け光抑制層25を備えている。このスクリーン20は、前述の第1実施形態に示した映像表示装置1に適用可能である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating a layer configuration of the
The
The
図8は、第2実施形態の抜け光抑制層25を説明する図である。理解を容易にするために、図8では、図7に示すスクリーン20の断面における抜け光抑制層25のみを示しており、直線Hは、抜け光抑制層25の映像源側の面に直交する直線である。
抜け光抑制層25は、第2光学形状層14の背面側に設けられた層である。この抜け光抑制層25は、映像源側(+Z側)から、第1入射角度範囲R1内の入射角で抜け光抑制層25に入射した光を拡散して背面側(−Z側)へ出射し、第1入射角度範囲R1以外の第2入射角度範囲R2内の入射角で入射した光を拡散せずに背面側へ透過するという機能を有している。
この抜け光抑制層25の映像源側(+Z側)の面及び背面側(−Z側)の面は、スクリーン面(YX面)に平行である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the missing
The escape
The image source side (+ Z side) surface and the back surface (−Z side) surface of the light
この第1入射角度範囲R1は、映像源LSから投射され、スクリーン20に入射してスクリーン内を透過してきた映像光が抜け光抑制層25に主に入射する角度範囲を含んでいる。
第1入射角度範囲R1は、25〜75°程度である。抜け光抑制層25は、その映像源側の面の任意の点に対して、画面上下方向下側から、入射角25°以上75°以下で入射する光を、拡散して背面側(−Z側)へ出射する。
The first incident angle range R1 includes an angle range in which image light projected from the image source LS, incident on the
The first incident angle range R1 is about 25 to 75 °. The light
また、第2入射角度範囲R2は、第1入射角度範囲R1以外の角度である。図8に示すように、抜け光抑制層25は、その映像源側の面の任意の点に対して、画面上下方向上側に入射角0°以上90°以下、画面上下方向下側に入射角0°以上25°未満、画面上下方向下側に入射角75°より大きく90°以下で入射する光を、拡散せずに透過して背面側の面から出射する。
The second incident angle range R2 is an angle other than the first incident angle range R1. As shown in FIG. 8, the light
本実施形態では、第1入射角度範囲R1は、25〜55°であり、抜け光抑制層25は、映像源側(+Z側)の面の任意の点に、画面上下方向下側から入射角25°以上55°以下で入射する光を拡散する。また、抜け光抑制層25は、第1入射角度範囲R1以外の第2入射角度範囲R2の入射角で入射する光を透過する。
また、本実施形態の抜け光抑制層25は、背面側(−Z側)から入射する光に関しては、映像源側へ透過する。
このような抜け光抑制層25としては、屈折率が異なる透明樹脂の層が、所定の厚さで所定の方向に複数積層されて形成された視界制御フィルム(例えば、住友化学株式会社製のルミスティ)が好適である。
In the present embodiment, the first incident angle range R1 is 25 to 55 °, and the light
Further, the light
As such an omission
本実施形態では、上記のような抜け光抑制層25を備えているので、映像源側下方から斜めに投射された映像光の一部が、反射層13を透過して背面側に向かい、抜け光抑制層25に入射した場合、その映像光を拡散して出射することでができる。
したがって、本実施形態によれば、天井への映像の映り込みを抑制することができ、透明性も維持できる。
In the present embodiment, since the omission
Therefore, according to this embodiment, the reflection of the image on the ceiling can be suppressed, and the transparency can be maintained.
第1入射角度範囲R1及び第2入射角度範囲R2は、この映像表示装置1の使用環境や所望する光学性能、映像源LSからの映像光の投射角度(映像光のスクリーン20への入射角度)等に応じて、適宜設定可能である。
例えば、第1入射角度範囲R1を、画面上下方向上側及び下側25〜55°とし、抜け光抑制層25が、映像源側から抜け光抑制層25の映像源側の面に直交する直線Hに対して画面上下方向上側25〜55°及び下側25〜55°の入射角で入射する光を拡散する形態や、背面側から所定の入射角度範囲内の入射角で入射する光も拡散する形態としてもよい。
The first incident angle range R1 and the second incident angle range R2 are the usage environment and desired optical performance of the image display device 1, the projection angle of the image light from the image source LS (the incident angle of the image light on the screen 20). It can be appropriately set according to the above.
For example, the first incident angle range R1 is set to 25 to 55 ° on the upper and lower sides in the vertical direction of the screen, and the light
(第3実施形態)
図9は、第3実施形態のスクリーン30の層構成を示す図である。図9では、前述の図2に示すスクリーン10の断面に相当するスクリーン30の断面を示している。
第3実施形態のスクリーン30は、前述の第1実施形態に示した反射層13に替えて、低屈折率層33を備えている点が異なる以外は、第1実施形態のスクリーン10と同様の形態である。したがって、前述の第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。
本実施形態のスクリーン30は、基材層11、第1光学形状層32、低屈折率層33、第2光学形状層34、抜け光抑制層15を備えている。このスクリーン30は、スクリーン10に代えて、前述の第1実施形態に示した映像表示装置1に適用可能である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating a layer configuration of the
The
The
前述の第1実施形態のスクリーン10は、スクリーンの厚み方向において、映像源側(+Z側)から投射された光の少なくとも一部を反射層13により映像源側へ反射し、映像源側に位置する観察者O1に映像を表示するスクリーンであった。
これに対して、本実施形態のスクリーン30は、映像源側から投射された光の少なくとも一部を低屈折率層33によって背面側(−Z側)へ反射し、背面側に位置する観察者O2に映像を表示するスクリーンである。
The
On the other hand, the
第1光学形状層32及び第2光学形状層34は、前述の第1実施形態の第1光学形状層12及び第2光学形状層14と同様の形状を有しているが、その材料等が第1実施形態の第1光学形状層12及び第2光学形状層14とは異なる。
第1光学形状層32及び第2光学形状層34は、光透過性が高く、一般的な紫外線硬化型樹脂よりも屈折率の高い紫外線硬化型樹脂(例えば、エポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂や、金属酸化物が添加されて高屈折率化されたウレタン系等の紫外線硬化型樹脂、酸化チタン(TiO2)が添加されて高屈折率化された紫外線硬化型樹脂)を用いて形成されている。
第1光学形状層32及び第2光学形状層34は、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。
この第1光学形状層32及び第2光学形状層34は、屈折率が約1.56〜1.7程度であることが好ましい。
The first
The first
The first
The first
低屈折率層33は、光透過性を有し、隣接する第1光学形状層32及び第2光学形状層34よりも屈折率が低い層である。
低屈折率層33は、単位光学形状321上(第1斜面321a及び第2斜面321b上)に形成されており、第1斜面321a上に形成された第1低屈折率部331と、第2斜面321b上に形成された第2低屈折率部332とを有している。第2低屈折率部332と第2光学形状層34との界面Kが、映像光の少なくとも一部を全反射する全反射面となる。
低屈折率層33は、単位光学形状321に形成された微細かつ不規則な凹凸形状に追従して形成され、その両面に、微細かつ不規則な凹凸形状を有している。また、低屈折率層33は、界面Kで映像光が十分全反射でき、かつ、全反射する際に干渉を生じない程度の厚さを有している。
The low
The low
The low
低屈折率層33に臨界角以上の入射角で入射する光は、この微細かつ不規則な凹凸形状により、全反射する際に拡散される。また、低屈折率層33に臨界角未満の入射角で入射する光は、拡散しないで透過する。
低屈折率層33は、光透過性が高く、隣接する第1光学形状層32及び第2光学形状層34よりも屈折率の低い材料(例えば、フッ化マグネシウムやフッ化アルミニウム等の金属フッ化物、酸化ケイ素、シリコン系樹脂)を蒸着したり、スパッタリングしたりすることにより、形成される。
低屈折率層33の屈折率は、約1.35〜1.45であることが、第2光学形状層14と第2低屈折率部332との界面Kで映像光を効率よく全反射させる観点から好ましい。
Light incident on the low
The low
The refractive index of the low
図9に示すように、映像源LSから投射されて入光側(−Z側)からスクリーン30に入射した映像光Laは、単位光学形状321の第1斜面321aに入射する。
このとき、映像光Laの第1斜面321aへの入射角は臨界角未満であるので、多くの映像光Laが第1低屈折率部331を透過する。なお、一部の映像光Lcは反射するが、その光量は小さく、映像源側に位置する観察者O1が映像を視認することはない。
また、第1斜面321aの谷底となる点vに近い領域Bに入射し、第1低屈折率部331を透過して第2光学形状層34へ入射した映像光Laの少なくとも一部は、第2低屈折率部332と第2光学形状層34との界面Kに、臨界角以上の入射角で入射して全反射し、スクリーン30の背面側の正面方向に位置する観察者O2が映像を視認可能な方向に出射する。このとき、低屈折率層33の表面の微細かつ不規則な凹凸形状によって、全反射した光の多くは拡散される(図9の映像光Lb参照)。これにより、観察者O2は、良好な視野角を有する映像を視認できる。
As shown in FIG. 9, the image light La projected from the image source LS and incident on the
At this time, since the incident angle of the image light La on the first
In addition, at least a part of the image light La incident on the region B near the point v serving as the valley bottom of the first
なお、領域Bに入射して第1低屈折率部331を透過した映像光Laが、界面Kで反射し、観察者O2側へ出射するためには、第2斜面321b(第2低屈折率部332)は、スクリーン面に直交する方向に対してなす角度φが、0°<φ<2×(θ1)であることが好ましく、φがθ1に略等しい(等しいとみなせる程度の誤差を有する状態)ことがより好ましく、φがθ1に等しいことがさらに好ましい。
単位光学形状321の配列方向に沿って点Cから離れるにつれて、角度θ2は、次第に小さくなり、この角度φは、次第に大きくなっている。
In addition, in order for the image light La that has entered the region B and transmitted through the first low
As it moves away from the point C along the arrangement direction of the unit
この角度φが0°である場合、界面Kに入射する映像光は、その入射角が臨界角未満となり、界面Kで全反射しないため、背面側へ映像光を向けることができない。
また、角度φが2×(θ1)以上である場合、界面K2で全反射した映像光は、スクリーン10の背面側上方へ向かい、スクリーン10の背面側の正面方向に位置する観察者O2に届かない。したがって、角度φは、上述の範囲であることが好ましい。
また、角度φが角度θ1に近くなるにつれ、単位光学形状121の頂角θ3は90°に近くなり、角度φが角度θ1に等しいとき、頂角θ3は90°に等しい。この頂角θ3=90°のとき、領域Bは、点vから第1斜面321aに沿って頂点t側へ寸法S1=Psin(θ1)tan(θ1)の領域となる。
When the angle φ is 0 °, the image light incident on the interface K has an incident angle that is less than the critical angle and is not totally reflected at the interface K. Therefore, the image light cannot be directed to the back side.
When the angle φ is 2 × (θ1) or more, the image light totally reflected at the interface K2 is directed upward on the back side of the
As the angle φ approaches the angle θ1, the apex angle θ3 of the unit
また、映像光の一部Ldは、第1低屈折率部331を透過して、界面Kで全反射することなく、スクリーン内を背面側上方へ向かう。そして、このような映像光Ldは、抜け光抑制層15を備えない場合には、スクリーン30から背面側上方へ出射して、天井への映像の映り込みを招く。この天井への映像の映り込みは、背面側に位置する観察者O2にとって不快であり、良好な映像の視認の妨げにもなる。
しかし、本実施形態によれば、スクリーン30は、抜け光抑制層15の光吸収部154によって、このような映像光Ldを吸収して天井への映像の映り込みを効果的に抑制でき、意匠性の向上に加え、観察者が快適に映像を視認できるという効果を奏する。
また、本実施形態によれば、低屈折率層33は、光透過性を有しているので、高い透明性を有しながら、映像を表示できる。
Further, a part of the image light Ld passes through the first low
However, according to the present embodiment, the
In addition, according to the present embodiment, the low
(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10,20,30の映像源側(+Z側)の表面に、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10,20,30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10,20,30の使用環境や使用目的等に応じて、スクリーン10,20,30の映像源側の表面に、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の映像源側にタッチパネル層等を設けてもよい。
(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 may be provided on the surface of the
In addition to the hard coat layer, depending on the usage environment or purpose of use of the
特に、スクリーン10,20,30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で反射した映像光が、映像源側の空気との界面で反射して、背面側から出射して背面側に映像が漏れたように表示されることを防止できる。
なお、スクリーン10,20,30の映像源側(+Z側)の面に限らず、背面側(−Z側)の表面にハードコート機能や反射防止機能等を有する層を備えてもよい。
In particular, when an antireflection layer is provided on the surface of the
It should be noted that a layer having a hard coat function, an antireflection function, or the like may be provided on the surface on the back side (-Z side), not limited to the image source side (+ Z side) surface of the
(2)各実施形態において、スクリーン10,20,30は、背面側(−Z側)に位置する抜け光抑制層15,25が接合層51を介して支持板50に一体に接合される形態を示したが、これに限らず、例えば、映像源側(+Z側)に位置する基材層11が接合層51を介して支持板50に接合される形態としてもよい。
このように、スクリーン10,20,30の背面側が露出する形態とする場合、抜け光抑制層15,25よりも背面側に、ハードコート機能や反射防止機能、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つ又は複数設けてもよい。
(2) In each embodiment, the
Thus, when it is set as the form which the back side of
(3)各実施形態において、スクリーン10,20,30は、第1光学形状層12が十分な厚みや剛性等を有している場合には、基材層11を備えない形態としてもよい。
また、スクリーン10,20,30は、基材層11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。
(3) In each embodiment, the
Moreover, the
(4)第1実施形態及び第2実施形態において、反射層13の表面(単位光学形状121の表面)の微細な凹凸形状は、その大きさや形状、配列等が不規則である例を示したが、大きさや形状、配列のいずれかが規則性を有していてもよい。
なお、第3実施形態の低屈折率層33の表面の凹凸形状に関しても同様である。
(4) In the first embodiment and the second embodiment, the example of the fine uneven shape on the surface of the reflective layer 13 (the surface of the unit optical shape 121) is irregular in size, shape, arrangement, etc. However, any of the size, shape, and arrangement may have regularity.
The same applies to the uneven shape on the surface of the low
(5)各実施形態において、映像源LSは、スクリーン10,20,30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10,20,30の斜め下側等に配置され、スクリーン10,20,30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。
この場合、単位光学形状121,321の配列方向は、映像源LSの位置に合わせて傾けた形態とする。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。
(5) In each embodiment, the video source LS has been described by taking an example in which the video source LS is located at the center in the left-right direction of the
In this case, the arrangement direction of the unit
(6)各実施形態において、単位光学形状121,321は、第1斜面121a,321a及び第2斜面121b,321b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、単位光学形状121,321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、反射層13は、単位光学形状121の第1斜面121a及び第2斜面121b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の少なくとも一部に形成される形態としてもよい。
また、第1斜面121a,321a及び第2斜面121b,321bは、微細かつ不規則な凹凸形状が形成されている例を示したが、これに限らず、第1斜面121a,321aにのみ微細かつ不規則な凹凸形状が形成されている形態としてもよい。
(6) In each embodiment, the unit
The unit
Moreover, although the
Moreover, although the
(7)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10,20,30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10,20,30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φb(°)とした場合、(φb−10)°以上85°以下の範囲に設定される。例えば、スクリーン10へ投射された映像光の反射率がゼロとなる入射角φb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。
(7) 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
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10,20,30への入射角φが大きい場合にも、スクリーン10,20,30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10,20,30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φb(ブリュースター角)は、映像光が投射されるスクリーン10の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としては、TAC製のシート状の部材が好適である。
As described above, by using the image source LS that projects the image light having the polarization component of the P wave, even when the incident angle φ to the
The angle φb (Brewster angle) varies depending on the material of the surface of the
In the case of such a form, as the
(8)各実施形態において、映像表示装置1は、室内用のパーテーションに配置される例を示したが、これに限らず、例えば、展示会等における映像表示や、店舗等のショーウィンドウ等にも適用できる。また、スクリーン10,20,30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。
(8) In each embodiment, the video display device 1 has been described as being disposed in an indoor partition. However, the present invention is not limited to this. For example, the video display device 1 is used for video display in exhibitions, show windows in stores, and the like. 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
10,20,30 スクリーン
11 基材層
12,32 第1光学形状層
121,321 単位光学形状
121a,321a 第1斜面
121b,321b 第2斜面
13 反射層
14,34 第2光学形状層
15 抜け光抑制層
151 基材部
152 光制御部
153 光透過部
154 光吸収部
25 抜け光抑制層
33 低屈折率層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
該スクリーンの厚み方向の背面側の面に、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複数配列されて形成され、光透過性を有する光学形状層と、
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、入射した光の少なくとも一部を反射し、その他の光を透過する機能を有する反射層と、
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、
前記反射層の少なくとも前記単位光学形状側の面は、前記凹凸形状に対応した凹凸形状を有し、
前記反射層を透過した映像光の少なくとも一部を吸収又は拡散する抜け光抑制層を、該スクリーンの厚み方向において前記反射層よりも背面側に備えること、
を特徴とするスクリーン。 A screen that reflects the image light projected from the image source and displays the image toward the viewer, and has transparency;
An optically transparent optical element formed by arranging a plurality of unit optical shapes having a first surface on which image light is incident and a second surface facing the first surface on the back side in the thickness direction of the screen. A shape layer;
A reflective layer formed on at least a part of the first surface of the unit optical shape, having a function of reflecting at least a part of incident light and transmitting other light;
With
The unit optical shape has a fine and irregular uneven shape on its surface,
At least the unit optical shape side surface of the reflective layer has a concavo-convex shape corresponding to the concavo-convex shape,
Providing a light exit suppressing layer that absorbs or diffuses at least part of the image light transmitted through the reflective layer on the back side of the reflective layer in the thickness direction of the screen;
A screen characterized by.
前記抜け光抑制層は、
前記反射層を透過した映像光の少なくとも一部を吸収する機能を有する層であり、
光を透過する光透過部と光を吸収する光吸収部とを備え、該スクリーンの厚み方向に平行な断面において、前記光透過部及び前記光吸収部がスクリーン面に沿って交互に配置され、前記断面における前記光吸収部の断面形状が矩形形状又は楔形形状であること、
を特徴とするスクリーン。 The screen of claim 1,
The omission light suppression layer is
A layer having a function of absorbing at least part of image light transmitted through the reflective layer;
A light transmission part that transmits light and a light absorption part that absorbs light; in a cross section parallel to the thickness direction of the screen, the light transmission part and the light absorption part are alternately arranged along the screen surface; The cross-sectional shape of the light absorbing portion in the cross-section is a rectangular shape or a wedge shape,
A screen characterized by.
前記光透過部の屈折率をN1とし、前記光吸収部の屈折率をN2とするとき、N2≧N1という関係を満たすこと、
を特徴とするスクリーン。 The screen according to claim 2.
When the refractive index of the light transmission part is N1 and the refractive index of the light absorption part is N2, the relationship N2 ≧ N1 is satisfied.
A screen characterized by.
前記光透過部及び前記光吸収部は、該スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されていること、
を特徴とするスクリーン。 The screen according to claim 3,
The light transmitting portion and the light absorbing portion extend in the horizontal direction of the screen in the usage state of the screen and are arranged in the vertical direction of the screen;
A screen characterized by.
前記抜け光抑制層は、
前記反射層を透過した映像光の少なくとも一部を拡散する機能を有する層であり、
該抜け光抑制層に対して、第1入射角度範囲内の入射角で入射する光を拡散し、前記第1入射角度範囲外の入射角で入射する光を透過し、
前記第1入射角度範囲は、0°より大きいこと、
を特徴とするスクリーン。 The screen of claim 1,
The omission light suppression layer is
A layer having a function of diffusing at least part of the image light transmitted through the reflective layer;
Diffusing light incident at an incident angle within a first incident angle range to the light exit suppression layer, transmitting light incident at an incident angle outside the first incident angle range;
The first incident angle range is greater than 0 °;
A screen characterized by.
前記第1入射角度範囲は、25〜75°であること、
を特徴とするスクリーン。 The screen according to claim 5.
The first incident angle range is 25 to 75 °;
A screen characterized by.
前記光学形状層は、前記単位光学形状が同心円状に複数配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を有すること、
を特徴とするスクリーン。 The screen according to any one of claims 1 to 6,
The optical shape layer has a circular Fresnel lens shape in which a plurality of the unit optical shapes are arranged concentrically;
A screen characterized by.
該スクリーンの厚み方向において前記反射層よりも背面側に、光透過性を有し、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、
を特徴とするスクリーン。 The screen according to any one of claims 1 to 7,
A second optical shape layer having light transmittance on the back side of the reflective layer in the thickness direction of the screen and stacked so as to fill valleys between the unit optical shapes;
A screen characterized by.
光を拡散する機能を有する拡散粒子を含有する光拡散層を備えていないこと、
を特徴とするスクリーン。 In the screen according to any one of claims 1 to 8,
Not having a light diffusion layer containing diffusing particles having a function of diffusing light,
A screen characterized by.
前記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 screen according to any one of claims 1 to 9,
An image source for projecting image light onto the screen;
A video display device comprising:
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