JP2018013634A - Transmission type screen, and rear surface projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透過型スクリーンと、これを備える背面投射型表示装置とに関するものである。 The present invention relates to a transmissive screen and a rear projection display device including the transmissive screen.
従来、映像表示装置の1つとして、映像源から投射された映像光を透過させて映像を表示する透過型スクリーンや、これを備える背面投射型表示装置が知られている。この透過型スクリーン及び背面投射型表示装置は、その映像のコントラストの向上や視野角の向上等、様々な点から開発されている(例えば、特許文献1,2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of video display devices, a transmissive screen that displays video by transmitting video light projected from a video source and a rear projection display device including the same are known. The transmissive screen and the rear projection display device have been developed from various points such as improvement of the contrast of the image and improvement of the viewing angle (for example, see
従来の透過型スクリーンは、背後に位置する映像源が透けて見えること(シースルー現象)を防止したり、映像のコントラストを向上させたりするために、その透明性が非常に低く、スクリーンの向こう側の景色を視認できないものが一般的である。
しかし、近年、店舗のショーウィンドウ等に設置して映像を表示し、かつ、映像光を投射していない場合等に、スクリーンの向こう側の景色が良好に視認される透明性の高いスクリーンへの要求が高まっている。
The conventional transmissive screen is very low in transparency to prevent the image source located behind (see-through phenomenon) from being seen through and to improve the contrast of the image. It is common to have no view of the scenery.
In recent years, however, it has been installed in store show windows, etc. to display images and when image light is not projected, etc., to a highly transparent screen where the scenery on the other side of the screen can be seen well The demand is growing.
しかし、上述の特許文献1,2のスクリーンでは、そのような透過型スクリーンの透明性向上への対策はなされていない。
また、透明性の高いスクリーンとして、ホログラムスクリーン等が開発されているが、製造が困難であったり、高価であったりするために、広く普及していない。
さらに、コントラストが高く良好な映像を表示することは、表示装置としては、常々求められることである。
However, the screens of
In addition, a hologram screen or the like has been developed as a highly transparent screen, but it is not widely used because it is difficult to manufacture or expensive.
Furthermore, displaying a good image with high contrast is always required for display devices.
本発明の課題は、透明性が高く、かつ、良好な映像を表示できる透過型スクリーン、及び、これを備える背面投射型表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a transmissive screen that is highly transparent and capable of displaying a good image, and a rear projection display device including the transmissive 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、映像光を透過させて表示する透過型スクリーンであって、映像光が入射する入光面(10a,20a)と、前記入光面に対向し、映像光が出射する出光面(10b,20b)と、該透過型スクリーンの厚み方向において、前記入光面と前記出光面との間に位置し、所定の方向に沿って複数配列され、前記入光面から入射した映像光の少なくとも一部を全反射させて前記出光面へ向ける全反射面(K)と、を備え、前記全反射面の出光側端部とこれに隣接する前記全反射面の入光側端部とで形成される接続面と前記全反射面とがなす角度(θ3)は、鋭角であること、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の透過型スクリーンにおいて、前記接続面とスクリーン面の法線方向とがなす角度をφ1とするとき、φ1>1/2×arcsin(1/2)を満たすこと、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の透過型スクリーンにおいて、前記接続面とスクリーン面の法線方向とがなす角度をφ1とするとき、φ1≧arcsin(1/2)を満たすこと、を特徴とする透過型スクリーン(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項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記全反射面(K)は、微細かつ不規則な凹凸形状を有すること、を特徴とする透過型スクリーン(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項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記全反射面(K)がスクリーン面に平行な面となす角度(θ2)は、前記全反射面の配列方向に沿って一方から他方に向かって次第に小さくなること、を特徴とする透過型スクリーン(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項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記全反射面(K)は、隣接する層よりも屈折率の低い低屈折率層(13)とこれに隣接する層(14)との界面に形成されていること、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項7の発明は、請求項6に記載の透過型スクリーンにおいて、前記低屈折率層(13)は、前記接続面にも形成されること、を特徴とする透過型スクリーン(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項に記載の透過型スクリーンにおいて、出光側に凸となり、第1の面(121a)とこれに対向する第2の面(121b)とを有する単位光学形状(121)が、一点(C)を中心として同心円状に配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を出光側の面に有する光学形状層(12)を有し、少なくとも前記第2の面の一部に、隣接する層よりも屈折率の低い低屈折率層(13)が形成され、前記低屈折率層とこれに隣接する層(14)との界面が前記全反射面(K)となり、前記全反射面がスクリーン面に平行な面となす角度(θ2)は、前記全反射面の配列方向に沿って前記一点から離れるにつれて次第に小さくなること、を特徴とする透過型スクリーン(10)である。
請求項9の発明は、請求項8に記載の透過型スクリーンにおいて、前記一点(C)は、該透過型スクリーンの表示領域外に位置すること、を特徴とする透過型スクリーン(10)である。
請求項10の発明は、請求項8又は請求項9までのいずれか1項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記低屈折率層(13)は、前記接続面に相当する前記第1の面(121a)にも形成されること、を特徴とする透過型スクリーン(10)である。
請求項11の発明は、請求項6から請求項10までのいずれか1項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記低屈折率層(13)は、その厚みが1μm以上10μm以下であること、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項12の発明は、請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の透過型スクリーンにおいて、光を拡散する拡散材を含有する光拡散層を備えていないこと、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項13の発明は、請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の透過型スクリーンにおいて、入射した光の一部を吸収する光吸収層を備えること、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項14の発明は、請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載の透過型スクリーン(10,20)と、前記透過型スクリーンに映像光を投射する映像源(LS)と、を備える背面投射型表示装置(1)である。
請求項15の発明は、請求項14に記載の背面投射型表示装置において、前記透過型スクリーン(10,20)の前記全反射面(K)の配列方向において、前記全反射面がスクリーン面に平行な面となす角度(θ2)は、前記映像源(LS)から離れるにつれて小さくなること、を備える背面投射型表示装置(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
According to a second aspect of the present invention, in the transmissive screen according to the first aspect, when the angle formed by the connecting surface and the normal direction of the screen surface is φ1, φ1> 1/2 × arcsin (1/2) It is the transmission type screen (10, 20) characterized by satisfying.
According to a third aspect of the present invention, in the transmissive screen according to the first or second aspect, when the angle formed by the connecting surface and the normal direction of the screen surface is φ1, φ1 ≧ arcsin (1/2) It is the transmission type screen (10, 20) characterized by satisfying.
According to a fourth aspect of the present invention, in the transmissive screen according to any one of the first to third aspects, the total reflection surface (K) has a fine irregular irregular shape. The transmissive screen (10, 20).
According to a fifth aspect of the present invention, in the transmissive screen according to any one of the first to fourth aspects, an angle (θ2) between the total reflection surface (K) and a surface parallel to the screen surface is: It is a transmission type screen (10, 20) characterized by becoming gradually smaller from one side to the other along the arrangement direction of the total reflection surface.
A sixth aspect of the present invention is the transmissive screen according to any one of the first to fifth aspects, wherein the total reflection surface (K) is a low refractive index layer having a lower refractive index than an adjacent layer. The transmission screen (10, 20) is characterized in that it is formed at the interface between (13) and a layer (14) adjacent thereto.
The transmissive screen according to claim 7 is the transmissive screen according to claim 6, wherein the low refractive index layer (13) is also formed on the connection surface. It is.
The invention according to claim 8 is the transmissive screen according to any one of
The invention of claim 9 is the transmission screen according to claim 8, wherein the one point (C) is located outside the display area of the transmission screen. .
According to a tenth aspect of the present invention, in the transmissive screen according to any one of the eighth or ninth aspects, the low refractive index layer (13) is the first surface corresponding to the connection surface ( 121a) is a transmissive screen (10) characterized in that it is also formed.
The invention of
A twelfth aspect of the present invention is the transmission screen according to any one of the first to eleventh aspects, wherein a light diffusing layer containing a diffusing material that diffuses light is not provided. It is a transmissive screen (10, 20).
The invention according to
The invention of
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the rear projection display device according to the fourteenth aspect, in the arrangement direction of the total reflection surfaces (K) of the transmission screens (10, 20), the total reflection surface is a screen surface. The rear projection display device (1) includes an angle (θ2) formed with a parallel plane that decreases with distance from the video source (LS).
本発明によれば、透明性が高く、かつ、良好な映像を表示できる透過型スクリーン、及び、これを備える背面投射型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 transmissive screen that can display a good image with high transparency and a rear projection display device including the transmissive 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、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(略等しい状態)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 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 (substantially equal state).
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。
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実施形態の背面投射型表示装置1を示す図である。図1では、背面投射型表示装置1を側面から見た様子を示している。
背面投射型表示装置1は、スクリーン10、映像源LS等を有しており、スクリーン10に映像源LSから映像光を投射して透過させ、映像を表示する表示装置である。
本実施形態では、一例として、背面投射型表示装置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貼り付けられる等して固定される例を挙げて説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a rear
The rear
In the present embodiment, as an example, the rear
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、その出光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、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
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の画面の左右方向(水平方向)をX方向、上下方向(鉛直方向)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の出光側(観察者側)の正面方向に位置する観察者O1から見て画面左右方向の右側に向かう方向を+X方向、画面上下方向の上側に向かう方向を+Y方向、厚み方向において入光側(映像源側)から出光側(観察者側)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 (horizontal direction) of the screen of the
In addition, the direction toward the right side of the screen in the left-right direction as viewed from the observer O1 positioned in the front direction on the light output side (observer 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、背面投射型表示装置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までの映像光L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θaが大きく、その変化量(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 obtained 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 surface of the
スクリーン10は、映像源LSが投射した映像光Lを透過させて表示でき、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を通してスクリーン10の向こう側の景色を出光側(+Z側)からも入光側(−Z側)からも観察できる透過型のスクリーンである。
スクリーン10は、映像光Lが入射する入光面10aと、これに対向し、映像光Lが出射する出光面10bを有している。入光面10aと出光面10bとは、互いに平行又は略平行であり、スクリーン面(XY面)に平行である。
スクリーン10の画面(表示領域)は、使用状態において、出光側(+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の画面サイズは、例えば、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、その大きさや形状を適宜選択できるものとする。
The
The
The screen (display area) of the
The
本実施形態では、スクリーン10の入光面10aの画面に相当する領域に対する映像光Lの入射角度θaは、約18〜78°である。入射角度θaの最小値は、スクリーン10の入光面10aの画面に相当する領域の下端の左右方向中央での値である。入射角度θaの最大値は、スクリーン10の入光面10aの画面に相当する領域の上端の左右方向両端での値である。
なお、映像光Lの入射角度θaに関しては、上記範囲は一例であって、スクリーン10の画面サイズや映像源LS等に応じて適宜変更可能であり、上記角度範囲よりも最小値が小さい場合や、最大値が大きい場合も含まれるものとする。
In the present embodiment, the incident angle θa of the image light L with respect to the area corresponding to the screen of the
Regarding the incident angle θa of the image light L, the above range is an example and can be appropriately changed according to the screen size of 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の出光側(観察者側、−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を出光側(+Z側)から見た図である。理解を容易にするために、低屈折率層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、その入光側(−Z側)から順に、基材層11、第1光学形状層12、低屈折率層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 a 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、その出光側(観察者側,+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の厚さは、画面サイズ等に応じて適宜選択可能である。
また、本実施形態では、スクリーン10の入光面10aとなる基材層11の入光側の面に、反射防止層を設けてスクリーン10への入射光量の向上を図ってもよい。
The
The
The thickness of the
Further, in the present embodiment, an antireflection layer may be provided on the light incident side surface of the
第1光学形状層12は、基材層11の出光側(+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の出光側の面には、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、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、出光側の面にサーキュラーフレネルレンズ形状を有している。こ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。
本実施形態では、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外下方に位置している。また、点Cと点Aとは、スクリーン10を正面方向から見た場合、図3に示すように、Y方向に平行な同一直線上に位置している。
The first
As shown in FIG. 3, the unit
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the point C is located at the center in the horizontal direction of the screen and below the screen. Further, when the
図4は、第1実施形態の単位光学形状121、低屈折率層13、第2光学形状層14を説明する図である。図4では、前述の図2をさらに拡大し、理解を容易にするために基材層11及び保護層15を省略して示している。
単位光学形状121は、図2や図4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、出光側(+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。
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating the unit
As shown in FIGS. 2 and 4, the unit
The unit
In one unit
The first
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。
第1斜面121aと第2斜面121bとがなす角度、即ち、単位光学形状121の頂角は、θ3である。角度θ3は、鋭角であり、0°<θ3<90°である。
また、第1斜面121aが、スクリーン面の法線方向となす角度は、φ1であり、第2斜面121bが、スクリーン面の法線方向となす角度は、φ2である。角度φ1,φ2の和は、角度θ3である。
この角度φ1は、φ1>1/2×arcsin(1/n)を満たすことが好ましく、φ1≧arcsin(1/n)を満たすことがさらに好ましい。本実施形態では、角度φ1は、φ1≧arcsin(1/n)を満たしている。
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。
The angle formed by the
The angle formed by the
The angle formed by the first
The angle φ1 preferably satisfies φ1> 1/2 × arcsin (1 / n), and more preferably satisfies φ1 ≧ arcsin (1 / n). In the present embodiment, the angle φ1 satisfies φ1 ≧ arcsin (1 / n).
The arrangement pitch of the unit
理解を容易にするために、図2,図4では、単位光学形状121の配列ピッチP、角度θ1,θ2等は、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、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、角度θ1が次第に大きくなり、角度θ2が次第に小さくなっている。
また、同様に、図2,図4では、角度φ1,φ2及び角度θ3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が、本実施形態の単位光学形状121は、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、角度φ2が次第に大きくなり、角度φ1が次第に小さくなり、角度θ3が一定である。なお、角度θ3は、単位光学形状121の配列方向に沿って変化していてもよい。
For easy understanding, FIGS. 2 and 4 show examples in which the arrangement pitch P, the
Similarly, FIGS. 2 and 4 show examples in which the angles φ1, φ2 and the angle θ3 are constant in the arrangement direction of the unit
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θa)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が変化する形態としてもよい。
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 θa of the image light to the screen 10), the size of the pixels (pixels) of the image source LS, the
第1光学形状層12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が用いられている。例えば、第1光学形状層12は、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により形成されている。また、第1光学形状層12は、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もよい。
この第1光学形状層12の屈折率は、約1.56〜1.7程度のものが好ましい。
なお、第1光学形状層12は、紫外線硬化型樹脂に限らず、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
The refractive index of the first
The first
低屈折率層13は、光透過性を有し、隣接する第1光学形状層12及び第2光学形状層14よりも屈折率が低い層である。
本実施形態の低屈折率層13は、単位光学形状121上(第1斜面121a及び第2斜面121b上)に形成されており、第1斜面121a上に形成された第1低屈折率部131と、第2斜面121b上に形成された第2低屈折率部132とを有している。
第2斜面121b上に形成された第2低屈折率部132と隣接する第2光学形状層14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。全反射面である界面K及び第2低屈折率部132は、スクリーン面に対して角度θ2をなす。また、前述の第1斜面121aは、各全反射面(界面K)をつなぐ接続面に相当し、第1斜面121a及び第1低屈折率部131は、スクリーン面の法線方向に対して角度φ1をなす。
The low-
The low
An interface K between the second low
低屈折率層13は、単位光学形状121の第1斜面121a及び第2斜面121bに形成された微細かつ不規則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、低屈折率層13は、その両面に、微細かつ不規則な凹凸形状を有している。
低屈折率層13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13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。
なお、低屈折率層13の微細かつ不規則な凹凸形状は、所望する光学性能等に応じてその凹凸の大きさや形状等を適宜選択してよい。
The low
Light incident on the low
The fine and irregular concavo-convex shape of the low
低屈折率層13は、光透過性が高く、隣接する第1光学形状層12及び第2光学形状層14よりも屈折率の低い材料により形成されている。低屈折率層13は、例えば、フッ化マグネシウム(MgF2)やフッ化アルミニウム(AlF3)等の金属フッ化物、酸化ケイ素(SiO2)、シリコン系樹脂が好適である。
低屈折率層13は、上述の材料を蒸着したり、スパッタリングしたりすることにより、形成される。
この低屈折率層13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。
The low
The low
The low
低屈折率層13は、その厚さが1μm以上10μm以下であることが好ましい。
低屈折率層13の厚さが1μm未満であると、界面Kでの映像光の全反射が不十分となったり、映像光が全反射する際に干渉が生じて映像が劣化したりするため、好ましくない。また、低屈折率層13の厚さが10μmよりも大きくなると、蒸着等による低屈折率層13の形成が困難となったり、単位光学形状121の表面の微細かつ不規則な凹凸形状を埋めて平坦化し、単位光学形状121側とは反対側の面が平面状となってしまったりするため、好ましくない。
The thickness of the low
If the thickness of the low
第2光学形状層14は、低屈折率層13の出光側(+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、低屈折率層13よりも屈折率が高い。第2光学形状層14と第2低屈折率部132との界面Kは、入射した映像光の少なくとも一部を全反射させて出光側(+Z側)の観察者O1側へ向ける。
第2光学形状層14は、低屈折率層13の上から単位光学形状121間の谷部を埋めるように形成され、第1光学形状層12の出光側(観察者側)の面を平坦にしている。したがって、第2光学形状層14の入光側(−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。
The second
The second
このような第2光学形状層14を設けることにより、低屈折率層13を保護することができ、かつ、低屈折率層13と第2光学形状層14との界面Kで映像光を全反射させて出光側の観察者に映像を表示することができる。
また、第2光学形状層14によって出光側の面を平坦化することにより、スクリーン10の第1光学形状層12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。
By providing such a second
Further, by flattening the light output side surface by the second
第2光学形状層14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、前述の第1光学形状層12と同様の材料である、エポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂、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等を用いて形成されている。
第2光学形状層14の屈折率は、約1.56〜1.7であることが、低屈折率層13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。また、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。
The second
The refractive index of the second
本実施形態では、第2光学形状層14と第1光学形状層12とは、同一の樹脂によって形成されている。なお、これに限らず、第2光学形状層14と第1光学形状層12とは、異なる樹脂により形成されていてもよい。
また、本実施形態では、第2光学形状層14は、紫外線硬化型樹脂により形成される例を挙げて説明するが、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。
In the present embodiment, the second
In the present embodiment, the second
図2に戻り、保護層15は、第2光学形状層14の出光側(+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の出光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。
また、スクリーン10の出光面10bが支持板50に接合される場合、スクリーン10は、保護層15を備えない形態としてもよい。
また、スクリーン10が支持板50等に接合されず、保護層15がスクリーン10において最も出光側(観察者側)となる場合には、保護層15は、ハードコート機能や防汚機能、帯電防止機能等を有していてもよい。
Returning to FIG. 2, the
The
Further, when the
Further, when the
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、低屈折率層13の表面の微細かつ不規則な凹凸形状のみである。
また、スクリーン10は、スクリーン面に直交する方向からの入射光(スクリーン面への入射角0°)の全光線透過率が30%以上であることが、スクリーン10の透明性を実現しながら良好な映像を表示する観点から好ましい。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(株式会社村上色彩技術研究所製 HM−150)等による測定で得られる。スクリーン10の全光線透過率が30%未満であると、スクリーン10の透明性が低下するため、好ましくない。
なお、この全光線透過率は、可能な限り高いことが好ましいが、例えば、スクリーン10に光吸収性を有する層を設けて、太陽光や照明光等の不要な外光を吸収し、映像のコントラストの向上を図る場合には、全光線透過率を80%以下とすることが、良好な映像を表示する観点から好ましい。
As described above, the
The
The total light transmittance is preferably as high as possible. For example, the
また、スクリーン10は、そのヘイズ値が、可能な限り小さい値であることが好ましいが、スクリーン10の透明性を実現しながら良好な映像を表示する観点から、30%以下であることが好ましい。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30%よりも大きいと、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るため、好ましくない。
Further, the haze value of the
図5は、単位光学形状121の角度θ3について説明する図である。図5(a)は、角度θ3が鋭角(0°<θ3<90°)である場合を示し、図5(b)は、角度θ3が90°以上である場合を示している。
図6及び図7は、単位光学形状121の角度φ1について説明する図である。図6(a)は、φ1<1/2×arcsin(1/n)である場合を示し、図6(b)は、φ1=1/2×arcsin(1/n)である場合を示している。図7(a)は、1/2×arcsin(1/n)<φ1<arcsin(1/n)である場合を示し、図7(b)は、φ1=arcsin(1/n)である場合を示し、図7(c)は、φ1>arcsin(1/n)である場合を示している。
なお、図5及び図6,図7では、前述の図2に相当するスクリーン10の断面の一部を拡大して示し、理解を容易にするために、低屈折率層13を簡略化し、基材層11及び保護層15を省略して示している。
ここで、図4から図7を参照しながら、本実施形態の単位光学形状121に入射した映像光や外光の様子を参照しながら、角度θ3、角度φ1,φ2について説明する。
FIG. 5 is a diagram illustrating the angle θ3 of the unit
6 and 7 are diagrams illustrating the angle φ1 of the unit
5, 6, and 7, an enlarged part of the cross section of the
Here, with reference to FIGS. 4 to 7, the angle θ3, the angles φ1 and φ2 will be described with reference to the image light and the external light incident on the unit
図4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10に入射した映像光Laは、単位光学形状121の第1斜面121aに入射する。このとき、映像光Laの第1斜面121a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131を透過する。映像光Laのうち、一部の映像光は、第1低屈折率部131と第1光学形状層12との界面(第1斜面121a)で反射するが、その光量は小さく、入光側に位置する観察者が映像を視認することはない。
なお、第1斜面121aへの映像光Laの入射角度は、0°又は0°近傍とすることが好ましい。第1斜面121aへの映像光Laの入射角度が0°又は0°近傍である場合、第1低屈折率部131と第1光学形状層12との界面(第1斜面121a)に入射して反射した映像光は、反射角度も0°又は0°近傍となり、入光側(−Z側)下方の映像源LS側へ向かう。そのため、入光側に位置する観察者O1(図1参照)に映像光が届いて不要な映像が表示されることがない。したがって、映像光Laの入射角度は、0°又は0°近傍となるように、角度θ1や第1光学形状層12等の屈折率、映像光の入射角度θaを設定することが好ましい。
As shown in FIG. 4, the image light La projected from the image source LS and incident on the
The incident angle of the image light La on the
第1斜面121a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131を透過して第2光学形状層14へ入射した映像光Laの少なくとも一部は、隣接する単位光学形状121の第2斜面121bに形成された第2低屈折率部132と第2光学形状層14との界面K(全反射面)に、臨界角以上の入射角で入射して全反射し、スクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1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13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4の映像光Lb参照)。
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
領域Bに入射して第1低屈折率部131を透過した映像光Laが、第2低屈折率部132と第2光学形状層14との界面Kで全反射し、スクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1側へ出射するためには、全反射面である界面K(即ち、第2斜面121b及び第2低屈折率部132)は、スクリーン面の法線方向に対してなす角度φ2が、0<φ2<2×(θ1)であることが好ましく、φ2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、φ2がθ1に等しいことがさらに好ましい。
この角度φ2が0°である場合、第2低屈折率部132と第2光学形状層14との界面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、出光側へ映像光を向けることができない。
また、角度φ2が2×(θ1)以上である場合、第2低屈折率部132で全反射した映像光は、スクリーン10の出光側上方へ向かい、スクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者に届かない。したがって、角度φ2は、上述の範囲であることが好ましい。
The image light La incident on the region B and transmitted through the first low-
When the angle φ2 is 0 °, the image light incident on the interface K between the second low
When the angle φ2 is 2 × (θ1) or more, the image light totally reflected by the second low-
また、明るい映像をスクリーン10の出光側に位置する観察者O1に表示する観点から、前述のように、単位光学形状121の頂角となる角度θ3は、鋭角(0°<θ3<90°)であることが好ましい。
これは、図5(a),(b)に示すように、角度θ3を鋭角とすることによって、角度θ3が90°以上である場合に比べて、第2斜面121bの面積(即ち、全反射面である界面Kの面積)を大きくすることができるからである。これにより、全反射面である界面Kで全反射して出光側(+Z側)に位置する観察者O1側へ向かう映像光Lの光量を増加させることができ、光の利用効率の向上や、映像の明るさや明瞭さの向上等を図ることができる。
Further, from the viewpoint of displaying a bright image to the observer O1 positioned on the light output side of the
As shown in FIGS. 5A and 5B, by making the angle θ3 an acute angle, the area of the second
次に、出光側(+Z側)又は入光側(−Z側)からスクリーン10内に入射した太陽光や照明光等の外光について説明する。
次に、図4に示すように、出光側上方からスクリーン10に入射した外光Gaは、その多くが第2光学形状層14と第1低屈折率部131との界面に対して、臨界角未満で入射し、全反射することなく第1低屈折率部131を透過してスクリーン10の入光側(−Z側)下方へ向かう。
外光Gaの一部は、第1低屈折率部131に入射する際に第2光学形状層14と第1低屈折率部131との界面で反射する。しかし、その反射光は、光量が少なく、スクリーン10の出光側上方へ向かうので、出光側の正面方向に位置する観察者O1届くことはなく、外光Gaによる映像のコントラスト低下を抑制することができる。
Next, external light such as sunlight and illumination light that has entered the
Next, as shown in FIG. 4, most of the external light Ga incident on the
A part of the external light Ga is reflected at the interface between the second
また、図4に示すように、本実施形態では、入光側上方からスクリーン10に入射した外光Gbは、第2低屈折率部132と第1光学形状層12との界面(第2斜面121b)に対して、臨界角未満の入射角で入射して第2低屈折率部132を透過し、第2光学形状層14と第1低屈折率部131との界面に入射することなくスクリーン10の下方側へ向かう。
また、本実施形態では、入光側上方からスクリーン10に入射した外光のうち、一部の外光Gcは、第1低屈折率部131と第1光学形状層12との界面(第1斜面121a)に入射して反射(全反射を含む)した後、第2低屈折率部132を透過し、スクリーン10の出光側下方へ向う。
なお、このような外光Gb,Gcの一部は、第2低屈折率部132と第1光学形状層12との界面(第2斜面121b)に小さい入射角度で入射するので、その多くが第2低屈折率部132を透過する。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the external light Gb incident on the
Further, in the present embodiment, a part of the external light Gc out of the external light incident on the
A part of the external light Gb and Gc is incident on the interface (second
ここで、第1低屈折率部131(第1斜面121a)の角度によっては、入光側上方からスクリーン10に入射する外光Gbが、第2低屈折率部132を透過した後に、第2光学形状層14と第1低屈折率部131との界面に臨界角以上の角度で入射して反射して、出光側に出射する場合がある。このような外光が観察者O1側に届いた場合には、映像のコントラスト低下を招き、好ましくない。
そこで、前述のように、第1低屈折率部131(第1斜面121a)がスクリーン面の法線方向となす角度φ1は、φ1>1/2×arcsin(1/n)を満たすことが好ましく、φ1≧arcsin(1/n)を満たすことがさらに好ましい。
Here, depending on the angle of the first low refractive index portion 131 (first
Therefore, as described above, the angle φ1 formed by the first low refractive index portion 131 (
図6(a)に示すように、角度φ1<1/2×arcsin(1/n)である場合、入光側からスクリーン10に入射した外光Gは、第2低屈折率部132を透過した後、第2光学形状層14と第1低屈折率部131との界面で反射(全反射を含む)し、スクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向又は正面方向に対して小さな角度をなす方向に向かうため、出光側に位置する観察者O1(図1参照)に到達する。しかも、角度φ1<1/2×arcsin(1/n)である場合、このように入光側上方からスクリーン10に入射し、出光側の観察者O1に届く外光の光量も多い。
図6(b)に示すように、角度φ1=1/2×arcsin(1/n)である場合、この角度φ1は、入光側からスクリーン10に入射した外光Gが、第2光学形状層14と第1低屈折率部131との界面で反射して、出光側の正面方向に位置する観察者O1に届く境界値である。
したがって、角度φ1は、φ1>1/2×arcsin(1/n)であることが、外光による映像のコントラスト低下を抑制する観点から好ましい。
As shown in FIG. 6A, when the angle φ1 <1/2 × arcsin (1 / n), the external light G incident on the
As shown in FIG. 6B, when the angle φ1 = ½ × arcsin (1 / n), the angle φ1 is obtained when the external light G incident on the
Therefore, the angle φ1 is preferably φ1> 1/2 × arcsin (1 / n) from the viewpoint of suppressing a decrease in contrast of the image due to external light.
また、図7(a)に示すように、角度φ1が、1/2×arcsin(1/n)<φ1<arcsin(1/n)である場合、入光側(−Z側)上方から大きな入射角度でスクリーン10に入射した外光Gの一部が、第2低屈折率部132を透過して第1低屈折率部131と第2光学形状層14との界面で反射等して、スクリーン10の出光側(+Z側)へ出射する。
図7(b)に示すように、角度φ1=arcsin(1/n)である場合、この角度φ1は、入光側上方から大きな入射角度でスクリーン10に入射した外光Gが、第2低屈折率部132を透過し、第2光学形状層14と第1低屈折率部131との界面に入射する境界値である。このとき、第2低屈折率部132を透過した外光が図7(b)に示すスクリーン10の断面においてスクリーン面の法線方向となす角度の最大値は、角度φ1である。
Further, as shown in FIG. 7A, when the angle φ1 is ½ × arcsin (1 / n) <φ1 <arcsin (1 / n), it is large from above the light incident side (−Z side). A part of the external light G incident on the
As shown in FIG. 7B, when the angle φ1 = arcsin (1 / n), this angle φ1 is obtained when the external light G incident on the
図7(c)に示すように、角度φ1が、φ1>arcsin(1/n)である場合、入光側上方から大きな入射角度で入射して第2低屈折率部132を透過した外光Gは、第2低屈折率部132を透過した後、第1低屈折率部131と第2光学形状層14との界面に入射せず、スクリーン10の出光側下方へ向かう。また、このとき、一部の外光Gは、第1光学形状層12と第1低屈折率部131との界面で反射等し、第2低屈折率部132を透過してスクリーン10の出光側下方へ向かう。
したがって、角度φ1は、φ1≧arcsin(1/n)であることが、外光による映像のコントラスト低下を低減する観点から、さらに好ましい。
As shown in FIG. 7C, when the angle φ1 is φ1> arcsin (1 / n), the external light that is incident at a large incident angle from above the light incident side and is transmitted through the second low
Therefore, the angle φ1 is more preferably φ1 ≧ arcsin (1 / n) from the viewpoint of reducing the contrast reduction of the image due to external light.
本実施形態のスクリーン10は、角度φ1が、φ1≧arcsin(1/n)を満たしている。したがって、出光側の正面方向に位置する観察者O1に、入光側上方からスクリーン10に入射した外光Gb,Gcが届くことはなく、外光による映像のコントラスト低下を抑制できる。
In the
本実施形態のスクリーン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、微細かつ不規則な凹凸形状が形成されている。この微細かつ不規則な凹凸形状は、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、低屈折率層13を蒸着等により形成する。
The
A
After the first
その後、低屈折率層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。
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。
Thereafter, an ultraviolet curable resin is applied from above the low
The
従来、例えば、第1斜面121a及び第2斜面121bに微細かつ不規則な凹凸形状を形成する方法として、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低屈折率層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知られている。
しかし、このような製法で第1斜面121a及び第2斜面121bに凹凸形状を形成した場合には、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、本実施形態では、単位光学形状121の第1斜面121a,第2斜面121bの微細かつ不規則な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。
Conventionally, for example, as a method of forming a fine and irregular concavo-convex shape on the
However, when uneven shapes are formed on the first
On the other hand, in the present embodiment, the first optical shape layers 12 are formed by forming the minute and irregular uneven shapes of the first
図8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8では、スクリーン10の前述の図2に示す断面に相当する断面を示している。図8では、理解を容易にするために、スクリーン10内の基材層11と第1光学形状層12との界面や第2光学形状層14と保護層15との界面には屈折率差はないが、第1光学形状層12と低屈折率層13との界面、低屈折率層13と第2光学形状層14との界面には屈折率差はある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に入光側(−Z側)から入射した映像光L1のうち、一部の映像光L2は、スクリーン10の入光面10aで反射して上方へ向かう。この映像光L2は、スクリーン10の入光側(映像源側)の正面方向に位置する観察者O2には届かない。
FIG. 8 is a diagram illustrating a state of image light and external light on the
Of the image light L1 projected from the image source LS positioned below the
また、映像光L1のうち、一部の映像光L3は、単位光学形状121の第1斜面121aの領域B(図4参照)に入射し、低屈折率層13(第1低屈折率部131)を透過して、第2低屈折率部132と第2光学形状層14との界面Kへ臨界角以上の角度で入射し、界面Kで全反射してスクリーン10の出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1側へ向けて出射する。この映像光L3は、界面K(低屈折率層13の表面)の微細かつ不規則な凹凸形状により拡散されており、スクリーン10の出光側の正面方向に位置する観察者O1に、良好な視野角を有する映像を表示できる。
なお、映像光L3が第1低屈折率部131に入射する際に一部の映像光が反射するが、その光量は小さいので、入光側に位置している観察者O2が映像を視認することはない。また、第1低屈折率部131(第1斜面121a)に対して映像光L3が入射角度0°又は0°近傍で入射した場合には、その反射光は、反射角度も0°又は0°近傍となり、入光側下方の映像源LS側へ向かうので、観察者O2には届かず、観察者O2が映像を視認することはない。
In addition, a part of the image light L3 out of the image light L1 enters the region B (see FIG. 4) of the first
A part of the image light is reflected when the image light L3 is incident on the first low
また、スクリーン10に入射した映像光のうち、一部の映像光L4は、第1斜面121aに臨界角未満で入射して第1低屈折率部131を透過し、出光側からスクリーン10の上方へ出射する。この映像光L4は、出光側のスクリーン10の正面方向に位置する観察者O1には届かない。
本実施形態では、角度θ3が鋭角であり、前述のように、単位レンズの頂角が90°である場合のサーキュラーフレネルレンズ形状の単位レンズに低屈折率層を形成した場合に比べて、界面K(第2斜面121b)の面積を広くすることができ、このような映像光L4を低減し、観察者O1に届く映像光L3を増大させることができ、観察者O1に明るく明瞭な映像を表示できる。
なお、本実施形態では、映像光がスクリーン10の下方から投射され、かつ、第2斜面121bの角度θ2(図2,図4等参照)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1低屈折率部131を透過することなく界面Kに直接入射することはない。
Of the image light incident on the
In the present embodiment, the angle θ3 is an acute angle, and as described above, the interface is compared with the case where the low refractive index layer is formed on the unit lens having the circular Fresnel lens shape when the apex angle of the unit lens is 90 °. The area of K (second
In the present embodiment, the image light is projected from below the
次に、入光側(−Z側)又は出光側(+Z側)の上方からスクリーン10に入射する映像光以外の太陽光や照明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8に示すように、スクリーン10に入光側から入射する外光G1のうち、一部の外光G2は、スクリーン10の入光面10aで反射してスクリーン10の下方へ向かい、観察者O2には届かない。
また、外光G1のうち、スクリーン10に入射した一部の外光G3は、第2斜面121bに臨界角以上の小さな入射角度で入射して第2低屈折率部132を透過する。本実施形態のスクリーン10は、角度φ1≧arcsin(1/n)を満たしており、第2低屈折率部132を透過した外光G3は、第1低屈折率部131と第2光学形状層14との界面に入射することなく、スクリーン10の出光側下方へ向かい、一部が出光面10bから出光側下方へ出射したり、一部が出光面10bで反射してスクリーン10内部下方へ進み、次第に減衰したりする。
Next, light from the outside such as sunlight and illumination light other than image light incident on the
As shown in FIG. 8, out of the external light G1 incident on the
In addition, a part of the external light G1 that is incident on the
また、スクリーン10の入光側上方からスクリーン10に入射する一部の外光G4は、その一部が、前述の外光G2と同様に、入光面10aで反射してスクリーン10の入光側下方へ向かう。また、外光G4の一部は、第1低屈折率部131と第1光学形状層12との界面(第1斜面121a)に入射して反射等(全反射を含む)し、スクリーン10の出光側下方へ向かう。
そして、外光G4は、その多くが出光面10bで全反射してスクリーン10内部下方へ進んで次第に減衰し、一部が出光面10bから出光側下方へ出射する。
Further, a part of the external light G4 incident on the
And most of the external light G4 is totally reflected by the
また、スクリーン10に出光側から入射する外光G5のうち、一部の外光G6は、スクリーン10の出光面10bで反射してスクリーン10の下方へ向かい、観察者O1には届かない。
外光G5のうち、スクリーン10に入射した外光G7は、第2光学形状層14と第1低屈折率部131との界面に臨界角未満の入射角度で入射して、第1低屈折率部131を透過し、スクリーン10の入光側下方へ向かう。この外光G7は、スクリーン10の入光側下方へ出射したり、スクリーン10の入光面10aで全反射してスクリーン10内部下方へ進み、次第に減衰したりする。
したがって、スクリーン10に入光側、出光側上方から入射する外光は、いずれも観察者O1,O2には到達しないので、外光による映像のコントラスト低下を抑制できる。
Further, of the external light G5 incident on the
Of the external light G5, external light G7 incident on the
Accordingly, since any external light that enters the
また、スクリーン10は、光を拡散する拡散粒子等を含有する光拡散層を備えていないので、スクリーン面に小さい入射角度で入射してこのスクリーン10を透過する外光G8,G9は、拡散されない。したがって、入光側(−Z側)及び出光側(+Z側)から、観察者O2,O1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。
Further, since the
ここで、従来の透過型スクリーンでは、映像源側が透けて見えないようにスクリーンの透明性が非常に低く設計されており、スクリーンの向こう側の景色を見ることができない。また、従来の透過型スクリーンは、十分な視野角を有する映像を提供するために、光を拡散する拡散粒子を含有する光拡散層等を備えている場合が多く、他の層の透明性を向上させたとしても、光拡散層の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たりするという問題がある。 Here, the conventional transmissive screen is designed so that the transparency of the screen is very low so that the image source side cannot be seen through, and the scenery beyond the screen cannot be seen. In addition, in order to provide an image having a sufficient viewing angle, the conventional transmissive screen is often provided with a light diffusing layer containing diffusing particles that diffuse light, and the transparency of other layers is increased. Even if it is improved, outside light is also diffused by the diffusing particles of the light diffusion layer, so that there is a problem that 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は、低屈折率層13の表面に微細かつ不規則な凹凸形状が形成されている以外は拡散作用を有しておらず、映像光は、低屈折率層13と第2光学形状層14との界面Kで全反射した場合のみ拡散される。また、本実施形態のスクリーン10では、透過光は拡散されない。
したがって、本実施形態によれば、スクリーン10は、良好な視野角及び明るさや解像度を有する映像を出光側(+Z側)の観察者O1に表示でき、かつ、映像光を投射しない状態等において、スクリーン10の向こう側(−Z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。
しかも、本実施形態によれば、スクリーン10は、角度θ3が鋭角であるので、全反射面である界面Kの面積を大きくでき、出光側の観察者O1側へ向かう光量を増大でき、明るく良好な映像を表示できる。また、本実施形態によれば、スクリーン10は、角度φ1が、φ1≧arcsin(1/n)を満たしているので、外光による映像のコントラスト低下を効果的に抑制できる。
However, the
Therefore, according to the present embodiment, the
Moreover, according to the present embodiment, since the angle θ3 is an acute angle, the
また、本実施形態によれば、スクリーン10は、透過光を拡散せず、高い透明性を有しているので、映像光を投射しない状態等において、スクリーン10の入光側(−Z側)にいる観察者O2にもスクリーン10の向こう側(+Z側)の景色が良好に視認される。
また、本実施形態によれば、スクリーン10は、透過光を拡散せず、高い透明性を有しているので、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,O2が、スクリーン10を通してスクリーン10の向こう側(入光側、出光側)の景色を一部視認することが可能である。
In addition, according to the present embodiment, the
In addition, according to the present embodiment, 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、スクリーン10の表示領域外下方に位置しており、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。したがって、スクリーン10の表示領域外であって画面上下方向下側に位置する短焦点型の映像源LSから投射された入射角度θaの大きい映像光であっても、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。
以上のことから、本実施形態によれば、スクリーン10は高い透明性を有し、かつ、明るくコントラストも良好な映像を表示できるスクリーン10及び背面投射型表示装置1とすることができる。
According to the present embodiment, the first
From the above, according to the present embodiment, the
(第2実施形態)
図9は、第2実施形態のスクリーン20の層構成を説明する図である。図9では、図2に示したスクリーン10の断面に相当するスクリーン20の断面を示している。
図10は、第2実施形態の第1光学形状層22を出光側(+Z側)から見た図である。
第2実施形態のスクリーン20は、第1光学形状層22が、リニアフレネルレンズ形状を有する以外は、前述の第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、入光側から基材層11、第1光学形状層22、低屈折率層13、第2光学形状層14、保護層15を備え、入光面20a、出光面20bを有している。このスクリーン20は、前述の第1実施形態に示した背面投射型表示装置1に適用可能である。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating the layer configuration of the
FIG. 10 is a view of the first
The
The
第1光学形状層22は、出光側の面に、単位光学形状(単位レンズ)221が配列されたリニアフレネルレンズ形状を有している。この単位光学形状221は、柱状であり、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)に複数配列されている。
単位光学形状221は、図9に示す断面形状が、出光側に凸となる三角形形状であり、第1斜面(レンズ面)221aと第2斜面(非レンズ面)221bとを有している。
単位光学形状221は、その第1斜面121aがスクリーン面に平行な面となす角度θ1、第2斜面121bがスクリーン面に平行な面となす角度θ2、第1斜面121aと第2斜面121bとがなす角度θ3、第1斜面121aがスクリーン面の法線方向となす角φ1、第2斜面121bがスクリーン面の法線方向となす角φ2、配列ピッチP、レンズ高さh等が、前述の第1実施形態に示す単位光学形状121と同様である。
The first
The unit
The unit
本実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様に、良好な映像を表示でき、透明性を有するスクリーン20及び背面投射型表示装置1とすることができる。
また、本実施形態によれば、低屈折率層13が第1光学形状層22のリニアフレネルレンズ形状の単位光学形状221に形成されているので、スクリーン20の大画面化が容易であり、かつ、大画面化した場合にもスクリーン20の製造コストを抑制することができる。
According to the present embodiment, as in the first embodiment described above, a good video can be displayed, and the
Moreover, according to this embodiment, since 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の入光側(−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の入光面10a,20a(基材層11の入光側の面)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。また、これらの機能を基材層11が備えていてもよい。
(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 light incident side (−Z side) 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
また、各実施形態において、基材層11の入光側(−Z側)に接合層51を介して支持板50が配置される形態としてもよく、この場合、保護層15よりも出光側にハードコート機能、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し、保護層15がこれらの機能を有していてもよい。また、保護層15の出光側等にタッチパネル層等を設けてもよい。
また、基材層11の入光側(−Z側)に接合層51を介して支持板50が配置される形態とする場合には、支持板50の入光面に反射防止層等を設けてスクリーンへの入射光量の向上を図ってもよい。
In each embodiment, the
When the
(2)各実施形態において、低屈折率層13は、少なくとも第2斜面121b,221bの一部に形成されていればよく、第1斜面121a,221aに形成されていない形態として、スクリーン10,20の透明性の向上を図ってもよい。
また、各実施形態において、低屈折率層13は、高い透明性を有するフッ素系コーティング剤を第1斜面121a,221a及び第2斜面121b,221b等にコーティングして形成してもよい。
また、各実施形態において、低屈折率層13の第1光学形状層12,22側の面及び第2光学形状層14側の面の少なくともいずれかの面に、アンカー機能を有する層等を設けてもよい。
(2) In each embodiment, the low
In each embodiment, the low
In each embodiment, a layer having an anchor function or the like is provided on at least one of the surface on the first
(3)各実施形態において、映像源LSは、配置するスペース等の問題がなければ、各実施形態に示したものよりも映像光の投射距離が長く、スクリーンへの映像光の入射角度θaの変化量が小さいものを用いてもよい。
図11は、変形形態の背面投射型表示装置3を示す図である。この図11では、背面投射型表示装置3を側面から見た様子を示している。変形形態の背面投射型表示装置3は、映像源LS3とスクリーン30とを有し、接合層51を介してスクリーン30の出光側(+Z側)に位置する支持板50に接合されている。
(3) In each embodiment, the video source LS has a longer projection distance of video light than the one shown in each embodiment and there is no incident angle θa of the video light on the screen unless there is a problem such as a space to arrange. You may use a thing with a small variation | change_quantity.
FIG. 11 is a diagram showing a modified rear projection display device 3. FIG. 11 shows the rear projection display device 3 as viewed from the side. The rear projection display device 3 in a modified form includes an image source LS3 and a
この背面投射型表示装置3に用いられる映像源LS3は、前述の第1実施形態等の映像源LSに比べて、映像光Lの投射距離が長く、スクリーン30に入射する映像光Lの入射角度θaの変化量が小さい。
スクリーン30の第1斜面121aの角度θ1及び第2斜面121bの角度θ2は、映像源LS3の映像光Lの投射角度(映像光のスクリーン30への入射角度θa)に応じたものとなっている。
この映像源LS3を用いた場合、スクリーン30の入光面30aの画面に相当する領域における映像光の入射角度θaの範囲は、一例として、35〜65°程度である。入射角度θaは、この範囲に限らず、基材層11等の屈折率等に応じて適宜設定可能である。
The image source LS3 used in the rear projection display device 3 has a longer projection distance of the image light L than the image source LS of the first embodiment described above, and the incident angle of the image light L incident on the
The angle θ1 of the first
When this image source LS3 is used, the range of the incident angle θa of the image light in an area corresponding to the screen of the light incident surface 30a of the
このような形態とした場合、背面投射型表示装置3としてのスペースが大きくなるが、前述の実施形態と同様に、透明性が高く、良好な映像を表示できる透過型のスクリーン30及び背面投射型表示装置3とすることができる。
また、このような形態とすることにより、映像光Lのスクリーン30への入射角度θaの変化量が小さくなるので、第1光学形状層12及び第2光学形状層14、低屈折率層13等の最適な屈折率を選定しやすくなる。
また、このような形態とすることにより、低屈折率層13と第2光学形状層14等との屈折率差を大きくしなくとも映像光Lを第2低屈折率部132と第2光学形状層14との界面Kで全反射させることができ、これにより映像のコントラストが向上する等の効果を得られる。
In the case of such a configuration, the space as the rear projection display device 3 is increased. However, as in the above-described embodiment, the
Further, by adopting such a form, the amount of change in the incident angle θa of the image light L to the
Further, by adopting such a form, the image light L is transmitted to the second low
(4)第1実施形態において、第1光学形状層12は、出光側(+Z側)の面に、フレネルセンターとなる点Cがスクリーン10の画面外に位置す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する例を示したが、これに限らず、使用したい映像源LSの映像光の投射角度等に応じてフレネルセンターがスクリーン10の画面内に位置する形態としてもよい。
(4) In the first embodiment, the first
(5)各実施形態において、単位光学形状121,221は、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柱形状としてもよい。
(5) In each embodiment, the unit
In each embodiment, unit
(6)各実施形態において、スクリーン10,20の画面上部に位置する単位光学形状121,221は、その第2斜面121b,221bが画面上下方向上側に対して凸となるような湾曲形状を有していてもよい。
図12は、変形形態のスクリーン40の単位光学形状421を示す図である。図12では、スクリーン40の画面上下方向上部であって、前述の図2に示したスクリーン20の断面に相当する断面を示している。
この変形形態のスクリーン40では、第1光学形状層42の単位光学形状421は、第1斜面421a及び第2斜面421bを有し、第2斜面421bが画面上下方向上側に対して凸となるような湾曲形状を有している。また、この第1斜面421a及び第2斜面421bに沿って低屈折率層43(第1低屈折率部431、第2低屈折率部432)が形成されている。
(6) In each embodiment, the unit
FIG. 12 is a diagram showing a unit
In the
このような湾曲形状を有することにより、低屈折率層43の第2低屈折率部432と第2光学形状層14との界面Kで全反射する映像光Ldを、効率よくスクリーン40の出光側(+Z側)の正面方向に位置する観察者O1へ向けることができる。
また、低屈折率層43と第2光学形状層14との屈折率差が、前述の第1実施形態に比べて小さい場合でも、映像光Leのように、第2低屈折率部432と第2光学形状層14との界面Kで2回以上全反射させて、出光側の観察者O1へ向けることもできる。
したがって、このような湾曲形状を有することにより、映像光が出光側の観察者O1側へ向きにくい画面上部の第2低屈折率部432及び第2光学形状層14の界面Kであっても、映像光を効率よく観察者O1側へ向かせることができ、スクリーン40の画面上部の映像の明るさ低下等を改善できる。
By having such a curved shape, the image light Ld totally reflected at the interface K between the second low-
Further, even when the refractive index difference between the low
Accordingly, by having such a curved shape, even if the interface K between the second low-
(7)各実施形態において、スクリーン10,20内に、黒や灰色等の暗色系の着色材等で着色され、光吸収性を有し、入射した光の一部を吸収する光吸収層を備えていてもよい。この光吸収層は、低屈折率層13よりも出光側(+Z側)に位置していてもよいし、入光側(−Z側)に位置していてもよい。
光吸収層をスクリーン10,20に設けることにより、スクリーン10,20に入射した外光等により生じる、スクリーン10,20と空気との界面で全反射しながらスクリーン10,20内を進む迷光を吸収でき、迷光による映像のコントラスト低下等を抑制できる。
(7) In each embodiment, the
By providing the light absorbing layer on the
光吸収層が、低屈折率層13よりも出光側に位置する場合には、映像の黒輝度の低減や出光側から入射する外光を吸収でき、映像のコントラストの向上を図ることができる。光吸収層が、低屈折率層13よりも入光側に位置する場合には、入光側から入射する外光を吸収し、映像のコントラストを向上させることができる。
また、低屈折率層13が光吸収機能を有する形態としてもよいし、低屈折率層13の入光側又は出光側に光吸収層が形成された形態としてもよい。
なお、上述の光吸収層は、着色材を含有せず、透明な層であって光吸収作用を有する層としてもよい。
When the light absorption layer is located on the light output side with respect to the low
Further, the low
In addition, the above-mentioned light absorption layer is good also as a layer which does not contain a coloring material but is a transparent layer, and has a light absorption effect | action.
(8)各実施形態において、映像源LSは、スクリーン面の法線方向から見たとき、スクリーン10,20の画面左右方向の中央であって画面外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121,221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。
また、背面投射型表示装置1の使用環境において、上方からの外光が問題とならない場合には、映像源LSは、スクリーン面の法線方向から見たとき、スクリーン10,20の画面左右方向の中央であって画面外上方に位置する形態としてもよい。
(8) In each embodiment, the video source LS has been described with an example in which the video source LS is located at the center of the
In this case, the arrangement direction of the unit
Further, in the environment where the rear
(9)各実施形態において、スクリーン10,20は、第1光学形状層12,22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、粘着剤や接着剤等により形成された不図示の接合層を介して第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。
(9) In each embodiment, when the first optical shape layers 12 and 22 and the second
Moreover, in each embodiment, the
(10)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映像源としてもよい。
映像源LSは、映像光が入射角度θa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。このとき、入射角度θa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度(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度θbが60°である場合、映像光の入射角度θaは、50〜85°の範囲に設定される。
(10) In each embodiment, the video source LS may be, for example, a video source that projects video light having a P-wave polarization component.
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への入射角度θa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。
Thus, by using the image source LS that projects image light having a P-wave polarization component, even when the incident angle θa 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
(11)各実施形態において、背面投射型表示装置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、屋内用のパーテーションや、展示会等における映像表示装置、屋内に配置される宣伝用等の表示パネル等にも適用できる。
(11) In each embodiment, the rear
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
12,22 第1光学形状層
121,221 単位光学形状
121a,221a 第1斜面
121b,221b 第2斜面
13 低屈折率層
131 第1低屈折率部
132 第2低屈折率部
14 第2光学形状層
15 保護層
LS 映像源
K 界面(全反射面)
DESCRIPTION OF
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、映像光を透過させて表示する透過型スクリーンであって、映像光が入射する入光面(10a,20a)と、前記入光面に対向し、映像光が出射する出光面(10b,20b)と、該透過型スクリーンの厚み方向において、前記入光面と前記出光面との間に位置し、所定の方向に沿って複数配列され、前記入光面から入射した映像光の少なくとも一部を全反射させて前記出光面へ向ける全反射面(K)と、を備え、前記全反射面の出光側端部とこれに隣接する前記全反射面の入光側端部とで形成される接続面と前記全反射面とがなす角度(θ3)は、鋭角であること、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の透過型スクリーンにおいて、前記接続面とスクリーン面の法線方向とがなす角度をφ1とし、前記接続面に隣接する領域の屈折率をnとするとき、φ1>1/2×arcsin(1/n)を満たすこと、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の透過型スクリーンにおいて、前記接続面とスクリーン面の法線方向とがなす角度をφ1とし、前記接続面に隣接する領域の屈折率をnとするとき、φ1≧arcsin(1/n)を満たすこと、を特徴とする透過型スクリーン(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項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記全反射面(K)は、微細かつ不規則な凹凸形状を有すること、を特徴とする透過型スクリーン(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項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記全反射面(K)がスクリーン面に平行な面となす角度(θ2)は、前記全反射面の配列方向に沿って一方から他方に向かって次第に小さくなること、を特徴とする透過型スクリーン(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項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記全反射面(K)は、隣接する層よりも屈折率の低い低屈折率層(13)とこれに隣接する層(14)との界面に形成されていること、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項7の発明は、請求項6に記載の透過型スクリーンにおいて、前記低屈折率層(13)は、前記接続面にも形成されること、を特徴とする透過型スクリーン(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項に記載の透過型スクリーンにおいて、出光側に凸となり、第1の面(121a)とこれに対向する第2の面(121b)とを有する単位光学形状(121)が、一点(C)を中心として同心円状に配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を出光側の面に有する光学形状層(12)を有し、少なくとも前記第2の面の一部に、隣接する層よりも屈折率の低い低屈折率層(13)が形成され、前記低屈折率層とこれに隣接する層(14)との界面が前記全反射面(K)となり、前記全反射面がスクリーン面に平行な面となす角度(θ2)は、前記全反射面の配列方向に沿って前記一点から離れるにつれて次第に小さくなること、を特徴とする透過型スクリーン(10)である。
請求項9の発明は、請求項8に記載の透過型スクリーンにおいて、前記一点(C)は、該透過型スクリーンの表示領域外に位置すること、を特徴とする透過型スクリーン(10)である。
請求項10の発明は、請求項8又は請求項9までのいずれか1項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記低屈折率層(13)は、前記接続面に相当する前記第1の面(121a)にも形成されること、を特徴とする透過型スクリーン(10)である。
請求項11の発明は、請求項6から請求項10までのいずれか1項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記低屈折率層(13)は、その厚みが1μm以上10μm以下であること、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項12の発明は、請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の透過型スクリーンにおいて、光を拡散する拡散材を含有する光拡散層を備えていないこと、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項13の発明は、請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の透過型スクリーンにおいて、入射した光の一部を吸収する光吸収層を備えること、を特徴とする透過型スクリーン(10,20)である。
請求項14の発明は、請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載の透過型スクリーン(10,20)と、前記透過型スクリーンに映像光を投射する映像源(LS)と、を備える背面投射型表示装置(1)である。
請求項15の発明は、請求項14に記載の背面投射型表示装置において、前記透過型スクリーン(10,20)の前記全反射面(K)の配列方向において、前記全反射面がスクリーン面に平行な面となす角度(θ2)は、前記映像源(LS)から離れるにつれて小さくなること、を備える背面投射型表示装置(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
According to a second aspect of the present invention, in the transmission screen according to the first aspect, an angle formed by the connection surface and a normal direction of the screen surface is φ1, and a refractive index of a region adjacent to the connection surface is n. The transmission screen (10, 20) is characterized by satisfying φ1> 1/2 × arcsin (1 / n) .
According to a third aspect of the present invention, in the transmissive screen according to the first or second aspect, an angle formed by the connection surface and a normal direction of the screen surface is φ1, and refraction of a region adjacent to the connection surface is made. The transmission screen (10, 20) is characterized by satisfying φ1 ≧ arcsin (1 / n) when the rate is n .
According to a fourth aspect of the present invention, in the transmissive screen according to any one of the first to third aspects, the total reflection surface (K) has a fine irregular irregular shape. The transmissive screen (10, 20).
According to a fifth aspect of the present invention, in the transmissive screen according to any one of the first to fourth aspects, an angle (θ2) between the total reflection surface (K) and a surface parallel to the screen surface is: It is a transmission type screen (10, 20) characterized by becoming gradually smaller from one side to the other along the arrangement direction of the total reflection surface.
A sixth aspect of the present invention is the transmissive screen according to any one of the first to fifth aspects, wherein the total reflection surface (K) is a low refractive index layer having a lower refractive index than an adjacent layer. The transmission screen (10, 20) is characterized in that it is formed at the interface between (13) and a layer (14) adjacent thereto.
The transmissive screen according to claim 7 is the transmissive screen according to claim 6, wherein the low refractive index layer (13) is also formed on the connection surface. It is.
The invention according to claim 8 is the transmissive screen according to any one of
The invention of claim 9 is the transmission screen according to claim 8, wherein the one point (C) is located outside the display area of the transmission screen. .
According to a tenth aspect of the present invention, in the transmissive screen according to any one of the eighth or ninth aspects, the low refractive index layer (13) is the first surface corresponding to the connection surface ( 121a) is a transmissive screen (10) characterized in that it is also formed.
The invention of
A twelfth aspect of the present invention is the transmission screen according to any one of the first to eleventh aspects, wherein a light diffusing layer containing a diffusing material that diffuses light is not provided. It is a transmissive screen (10, 20).
The invention according to
The invention of
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the rear projection display device according to the fourteenth aspect, in the arrangement direction of the total reflection surfaces (K) of the transmission screens (10, 20), the total reflection surface is a screen surface. The rear projection display device (1) includes an angle (θ2) formed with a parallel plane that decreases with distance from the video source (LS).
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。
第1斜面121aと第2斜面121bとがなす角度、即ち、単位光学形状121の頂角は、θ3である。角度θ3は、鋭角であり、0°<θ3<90°である。
また、第1斜面121aが、スクリーン面の法線方向となす角度は、φ1であり、第2斜面121bが、スクリーン面の法線方向となす角度は、φ2である。角度φ1,φ2の和は、角度θ3である。
この角度φ1は、nを第1光学形状層12及び第2光学形状層14の屈折率とするとき、φ1>1/2×arcsin(1/n)を満たすことが好ましく、φ1≧arcsin(1/n)を満たすことがさらに好ましい。本実施形態では、角度φ1は、φ1≧arcsin(1/n)を満たしている。
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。
The angle formed by the
The angle formed by the
The angle formed by the first
This angle φ1 preferably satisfies φ1> 1/2 × arcsin (1 / n), where n is the refractive index of the first
The arrangement pitch of the unit
Claims (15)
映像光が入射する入光面と、
前記入光面に対向し、映像光が出射する出光面と、
該透過型スクリーンの厚み方向において、前記入光面と前記出光面との間に位置し、所定の方向に沿って複数配列され、前記入光面から入射した映像光の少なくとも一部を全反射させて前記出光面へ向ける全反射面と、
を備え、
前記全反射面の出光側端部とこれに隣接する前記全反射面の入光側端部とで形成される接続面と前記全反射面とがなす角度は、鋭角であること、
を特徴とする透過型スクリーン。 A transmissive screen that transmits image light and displays the image light,
A light incident surface on which image light is incident;
A light exit surface facing the light entrance surface and emitting image light;
In the thickness direction of the transmissive screen, a plurality of light beams are arranged between the light incident surface and the light exit surface and arranged in a predetermined direction, and at least part of the image light incident from the light incident surface is totally reflected. A total reflection surface directed toward the light exit surface;
With
The angle formed between the total reflection surface and the connection surface formed by the light emission side end of the total reflection surface and the light incident side end of the total reflection surface adjacent thereto is an acute angle,
A transmissive screen characterized by
前記接続面とスクリーン面の法線方法とがなす角度をφ1とするとき、
φ1>1/2×arcsin(1/2)
を満たすこと、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmissive screen according to claim 1,
When the angle formed by the connecting surface and the normal method of the screen surface is φ1,
φ1> 1/2 × arcsin (1/2)
Meeting,
A transmissive screen characterized by
前記接続面とスクリーン面の法線方法とがなす角度をφ1とするとき、
φ1≧arcsin(1/2)
を満たすこと、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmissive screen according to claim 1 or 2,
When the angle formed by the connecting surface and the normal method of the screen surface is φ1,
φ1 ≧ arcsin (1/2)
Meeting,
A transmissive screen characterized by
前記全反射面は、微細かつ不規則な凹凸形状を有すること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmissive screen according to any one of claims 1 to 3, wherein
The total reflection surface has a fine and irregular concavo-convex shape;
A transmissive screen characterized by
前記全反射面がスクリーン面に平行な面となす角度は、前記全反射面の配列方向に沿って一方から他方に向かって次第に小さくなること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmissive screen according to any one of claims 1 to 4, wherein
The angle formed by the total reflection surface and a surface parallel to the screen surface is gradually reduced from one to the other along the arrangement direction of the total reflection surface,
A transmissive screen characterized by
前記全反射面は、隣接する層よりも屈折率の低い低屈折率層とこれに隣接する層との界面に形成されていること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmission screen according to any one of claims 1 to 5,
The total reflection surface is formed at an interface between a low refractive index layer having a refractive index lower than that of an adjacent layer and an adjacent layer;
A transmissive screen characterized by
前記低屈折率層は、前記接続面にも形成されること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmissive screen according to claim 6,
The low refractive index layer is also formed on the connection surface;
A transmissive screen characterized by
出光側に凸となり、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、一点を中心として同心円状に配列されたサーキュラーフレネルレンズ形状を出光側の面に有する光学形状層を有し、
少なくとも前記第2の面の一部に、隣接する層よりも屈折率の低い低屈折率層が形成され、前記低屈折率層とこれに隣接する層との界面が前記全反射面となり、
前記全反射面がスクリーン面に平行な面となす角度は、前記全反射面の配列方向に沿って前記一点から離れるにつれて次第に小さくなること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmissive screen according to any one of claims 1 to 7,
Optical shape having a circular Fresnel lens shape on the light-emitting side surface, which is convex on the light-emitting side and has a unit optical shape having a first surface and a second surface facing the first surface, concentrically arranged around one point Has a layer,
A low refractive index layer having a refractive index lower than that of an adjacent layer is formed on at least a part of the second surface, and an interface between the low refractive index layer and a layer adjacent thereto is the total reflection surface,
An angle formed by the total reflection surface and a plane parallel to the screen surface is gradually reduced as the distance from the one point is increased along the arrangement direction of the total reflection surface.
A transmissive screen characterized by
前記一点は、該透過型スクリーンの表示領域外に位置すること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmission screen according to claim 8, wherein
The one point is located outside the display area of the transmissive screen;
A transmissive screen characterized by
前記低屈折率層は、前記接続面に相当する前記第1の面にも形成されること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmission type screen according to any one of claims 8 and 9,
The low refractive index layer is also formed on the first surface corresponding to the connection surface;
A transmissive screen characterized by
前記低屈折率層は、その厚みが1μm以上10μm以下であること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmission screen according to any one of claims 6 to 10, wherein
The low refractive index layer has a thickness of 1 μm or more and 10 μm or less,
A transmissive screen characterized by
光を拡散する拡散材を含有する光拡散層を備えていないこと、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmissive screen according to any one of claims 1 to 11,
Not having a light diffusing layer containing a diffusing material that diffuses light;
A transmissive screen characterized by
入射した光の一部を吸収する光吸収層を備えること、
を特徴とする透過型スクリーン。 The transmission screen according to any one of claims 1 to 12,
A light absorption layer that absorbs part of the incident light;
A transmissive screen characterized by
前記透過型スクリーンに映像光を投射する映像源と、
を備える背面投射型表示装置。 The transmissive screen according to any one of claims 1 to 13,
An image source for projecting image light onto the transmissive screen;
A rear projection display device comprising:
前記透過型スクリーンの前記全反射面の配列方向において、前記全反射面がスクリーン面に平行な面となす角度は、前記映像源から離れるにつれて小さくなること、
を備える背面投射型表示装置。 The rear projection display device according to claim 14,
In the arrangement direction of the total reflection surfaces of the transmissive screen, an angle formed by the total reflection surface and a surface parallel to the screen surface decreases as the distance from the image source increases.
A rear projection display device comprising:
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