JP2020173416A - 反射スクリーン、映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
図1は、第1実施形態の映像表示装置1を示す斜視図である。
図2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って構成された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。
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。
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(入射角度の最小値から最大値までの変化量)も大きい。
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。
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。もちろん、基材に剛性の高い透明シートを用いる事も可能である。
図4は、実施形態の第1光学形状層12を説明する図である。図4では、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。
スクリーン10は、図3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、保護層15等を備えている。
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。
単位光学形状121は、図4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。すなわち、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4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、Y方向に平行な同一直線上に位置している。
単位光学形状121は、図3及び図5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いて、頂点が丸みを帯びた略三角形形状の断面形状となっている。
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(第1の面)121aと、これに対向する第2斜面(第2の面)121bと、第1斜面121aと第2斜面121bとを接続する曲面で構成された接続面121c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aの部位に形成されている接続面121cを挟んで第2斜面121bの上側(+Y側)に位置している。
この単位光学形状121の第1斜面121aと第2斜面121bと接続面121cとには、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。
なお、図5では、接続面12α1cは、接続面121cをわかりやすく示すために正確な円弧として示したが、第1斜面121a及び第2斜面121bと同様に接続面121c上には、微細な凹凸形状が設けられている。なお、この微細な凹凸形状及び反射層は、接続面121c上についても設けられているが、接続面121c上には設けない構成としてもよい。
理解を容易にするために、図2では、単位光学形状121の配列ピッチ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P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P等は、映像源LSからの映像光の投射角度(スクリーン10への映像光の入射角度)や、映像源LSの画素(ピクセル)の大きさ、スクリーン10の画面サイズ、各層の屈折率等に応じて、適宜設定してよい。例えば、単位光学形状121の配列方向に沿って、配列ピッチPや角度θ1等が変化する形態としてもよい。
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。
前述のように、第1斜面121aと第2斜面121bと接続面121cとの上(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。
反射層13は、金属を用いる場合、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。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。
また、金属を用いた反射層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が、映像光を良好に反射させるとともに、映像光以外の光(例えば、太陽光等の外界からの光)を良好に透過させる観点から、例えば、透過率が30〜80%程度、反射率が5〜60%程度の範囲とすることができる。なお、上記透過率を含めて、以下に示す各層の透過率に関する数値は、空気界面における反射については考慮していない値を示している。また、スクリーン10の表面(空気界面)における反射は、その表面処理によって大きく左右されるが、例えば、10%程度を考慮するとよい。
本実施形態で金属を用いて構成した反射層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のみでの透過率が約70%、反射率が約5%、吸収率が約25%のハーフミラー状である。
高屈折率誘電体膜は、例えば、TiO2(二酸化チタン)、Nb2O5(五酸化ニオブ)、Ta2O5(五酸化タンタル)等により形成される。高屈折率誘電体膜の屈折率は、2.0〜2.6程度である。
低屈折率誘電体膜は、例えば、SiO2(二酸化ケイ素)、MgF2(フッ化マグネシウム)等により形成される。低屈折率誘電体膜の屈折率は、1.3〜1.5程度である。
高屈折率誘電体膜及び低屈折率誘電体膜の膜厚は、約5〜100nmであり、これらが交互に2〜10層程積層されて形成されており、誘電体多層膜の総厚は、10〜1000nm程度である。
この誘電体多層膜を用いて構成された反射層13は、波長域400〜800nmの光に対して、その透過率が90%程度、反射率が10%程度である。
この反射層13は、単位光学形状121上(第1斜面121aと第2斜面121bと接続面121cとの上)に、上述のような誘電体多層膜を蒸着加工する、スパッタ加工する等により、所定の厚さで形成される。
本実施形態で誘電体多層膜を用いて構成した本実施形態の反射層13は、TiO2(二酸化チタン)により形成された高屈折率誘電体膜と、SiO2により形成された低屈折率誘電体膜を交互に計5層積層(高屈折率誘電体膜が3層、低屈折率誘電体膜が2層)して形成されており、透過率が約90%、反射率が約10のハーフミラー状である。
この反射層13は、可視光の波長域の光に対して、その反射率が約5〜20%、透過率が約80〜95%である。なお、スクリーン10全体としてみた場合、スクリーン10の表面における反射成分(約10%)も存在するので、スクリーン10全体としての透過率は約70〜85%となる。
単層の誘電体膜を用いる反射層13は、アルミニウム等の金属蒸着膜等により形成された反射層に比べて、高い透明性を有しており、また、光の吸収損失が小さく、高い反射率を実現でき、光の利用効率が高い。本実施形態の反射層13は、ZnS(硫化亜鉛)の誘電体膜により形成されている。
なお、いずれの材料を用いた場合であっても、反射層13の厚さは、その材質や所望する光学性能等によって適宜設定してよい。
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おり、第1光学形状層12と屈折率が同じ材料を用いている。
このような第2光学形状層14を設けることにより、スクリーン10の透明性を確保でき、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の背面側に保護層15等を積層しやすくなる。
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。
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。なお、保護層15は、省略してもよい。
ここで、単位光学形状121の配列方向において、第1斜面121aから反射層13に入射して拡散反射し、スクリーン10から出射した光(反射光)のピーク輝度の角度Kに対して、単位光学形状121の配列方向(本実施形態では、画面上下方向)において、輝度が1/2となる角度をK1,K2とし、ピーク輝度の角度Kから輝度が1/2となる角度K1,K2までの角度変化量を+αV1(ただし、K+αV1=K1),−αV2(K−αV2=K2)とするとき、ピーク輝度から輝度が1/2になるまでの角度変化量の絶対値の平均値をαV(これを以下、1/2角αVという)とするとき、この1/2角αVは、5°以上45°以下(5°≦αV≦45°)とすることが好ましい。
αV<5°である場合、視野角が狭くなり過ぎ、映像が見えにくくなるので好ましくない。また、αV<5°である場合、反射光において鏡面反射成分が増え、光源の映り込み等が生じるため、好ましくない。
αV>45°である場合、視野角は広くなるが映像の明るさが低下したり、映像のぼけが強くなったり、外光のスクリーン10の表面での反射によって映像のコントラストが低下したりするので好ましくない。したがって、1/2角αVは、上記範囲が好ましい。
第1斜面121aの単位面積当たりにおいて、粗面ではない鏡面領域が5%を超えると、拡散されず反射して観察者O側に到達する映像光の成分により輝線が生じたり、視野角が低下したりするため、好ましくない。
図6では、理解を容易にするために、スクリーン10内の構成は簡略化し、基材層11及び保護層15は省略して示している。図6では角度αV,φに関して、スクリーン面の法線に対して画面上側を+、画面下側を−として示している。
第1斜面121aの角度θ1は、映像光をスクリーン10の正面方向に位置する観察者に最も効率よく映像を反射するように、すなわち、反射光のピーク輝度となる角度Kが0°となるように、各層の屈折率等に基づいて設計されている。また、−αVから+αVまでの範囲は、スクリーン正面に位置する観察者が映像を良好に観察することを想定している範囲である。
ここで、画面上下方向(単位光学形状121の配列方向)におけるある点において、映像光Lがスクリーン10の下方から入射角φで入射し、屈折率nの第1光学形状層12を進み、スクリーン面に対して角度θ1をなす第1斜面121aに入射して反射層13で反射し、スクリーン10からスクリーン面に直交する方向(出射角度0°)へ出射するとき、角度θ1は、以下の式1で表される。
θ1=1/2×arcsin((sinφ)/n) ・・・(式1)
このような映像源の映り込みを防止するためには、スクリーン10の表面で観察者が主に映像を良好に観察する範囲となる角度範囲(−αV〜+αV)よりも外側に、スクリーンの表面で反射した映像光が進むことが好ましい。入射角φで入射した映像光Lの一部Lrがスクリーン表面で反射する場合、その反射角はφである。したがって、映像源の映り込みを防止するために、αV<φであることが好ましい。
αV<arcsin(n×sin(2×(θ1))) ・・・(式2)
また、映像源の映り込み防止のためには、1/2角αVは、第1斜面121aの角度θ1に対して、スクリーン10の全域において、上記式2を満たすことがさらに好ましい。
角度θ1が1/2角αVに対して、上記式2を満たす形態とすることにより、スクリーン10への入射時にスクリーン10の表面で反射する光が主に向かう方向(+φの方向)が、反射層13で反射した映像光がスクリーン10から出射して進む範囲(−αV〜+αV)よりも外側となる。これにより、−αVから+αVまでの範囲において、映像源LSの映り込みを低減し、コントラストの高い良好な映像を表示することができる。
また、単位光学形状121の延在方向におけるピーク輝度から輝度が1/2になるまでの角度変化量の絶対値の平均値をαH(これを以下、1/2角αHという)とすると、本実施形態のスクリーン10では、αV>αHの関係を満たしている。
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と第2斜面121bと接続面121cとを賦形する面には、微細な凹凸形状が形成されている。この微細な凹凸形状は、成形型の第1斜面121aと第2斜面121bと接続面121cとを賦形する面に、メッキやエッチング、ブラスト等を組み合わせ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と第2斜面121bと接続面121cとに、反射層13を蒸着等により形成する。
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。基材層11及び保護層15をウェブ状とした場合には、裁断前の状態のスクリーン10を連続して製造することができ、スクリーン10の生産効率を向上させ、生産コストを低減することができる。
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及び接続面121c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。
また、映像源LSから投射された映像光L1うち、一部の映像光L4は、スクリーン10の映像源側表面で反射するが、スクリーン10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、映像源LSがスクリーン10よりも下方に位置し、映像光L1がスクリーン10の下方から投射され、かつ、第2斜面121bの角度θ2(図3参照)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、映像光の反射には殆ど影響しない。
図7に示すように、スクリーン10に入射する外光G1,G5のうち、一部の外光G2,G6は、スクリーン10の表面で反射し、スクリーン下方側へ向かう。また、一部の外光G3,G7は、反射層13で反射し、例えば、外光G3は、スクリーン10の映像源側(+Z側)の表面で全反射してスクリーン10内下方へ向かい、外光G7は、背面側(−Z側)のスクリーン外上方側へ出射する。また、反射層13で反射しなかった他の外光G4,G8は、反射層13を透過して、それぞれ背面側、映像源側へ出射する。このとき、映像源側へ出射する外光G2,G3,G8は、観察者Oには到達しないので、映像のコントラスト低下を抑制できる。
また、他の外光G9,G10は、反射層13を透過して、それぞれ背面側、映像源側へ出射する。スクリーン10は、拡散粒子を含有する拡散材等を含有していないので、このスクリーン10を透過する外光G9,G10は、拡散されない。したがって、スクリーン10を通して、スクリーン10の向こう側の景色を観察した場合に、スクリーン10の向こう側の景色がぼやけたり、白くにじんだりすることなく、高い透明性を有して観察することができる。
また、スクリーン10は、反射層13が誘電体膜により形成されている場合には、反射層13に入射した光の吸収を極力抑制して、入射光の一部を反射するとともに、他の一部をスクリーン10の背面側に透過させることができ、入射光の利用効率を向上させることができる。
上記第1実施形態では、単位光学形状121の第1斜面121aと第2斜面121bとの間に、曲面で構成された接続面121cを設けることにより、単位光学形状121の配列方向における光の拡散作用を配列方向に直交する方向における光の拡散作用よりも大きくなる構成とした例を示した。
これに限らず、さらに積極的に映像光の配光特性を制御し光の拡散(偏向)作用に異方性を与える構成として、以下に変形形態を説明する。
図9は、第2実施形態のスクリーン10の層構成の一例を示す図である。
第2実施形態のスクリーン10は、第1実施形態における保護層15に代えて、粘着層30と、調光層20とを設けた形態であり、これら以外の構成は、第1実施形態のスクリーン10と同様である。よって、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10は、粘着層30を介して調光層20を設けたことにより、透過する光の透過率を選択的に変化させることができる。
この調光層20は、第2光学形状層14の背面側に、粘着層30を介して接合されており、透過光の光量を制御することができる。本実施形態のスクリーン10では、反射スクリーン部分(11〜14)と調光層20とを別々に設けずに接合していることから、入射する光については空気界面が1つ減るので、その分、透過率を高めるためには有利な構成となっている。
液晶用第2積層体20Bは、基材21Bに、透明電極22B、配向層23B、ビーズスペーサー24を積層して形成される。
液晶用第1積層体20Aは、基材21Aに、透明電極22A、配向層23Aを積層して形成される。
調光層20は、この液晶用第1積層体20A及び液晶用第2積層体20Bに設けられた透明電極22B、22Aの駆動により、液晶層26に設けられたゲストホスト液晶組成物による液晶材料の配向を変化させ、これにより透過光の光量を変化させる。
透明樹脂フィルムの材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のアセチルセルロース系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、EVA等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリサルホン(PEF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリスルホン、ポリエーテル(PE)、ポリエーテルケトン(PEK)、(メタ)アクロニトリル、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー等の樹脂を挙げることができる。
特に、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂が好ましい。
基材21B、21Aは、種々の厚みの透明樹脂フィルムを適用することができる。
透明導電膜としては、この種の透明樹脂フィルムに適用される各種の透明電極材料を適用することができ、酸化物系の全光透過率が50%以上の透明な金属薄膜を挙げることができる。例えば、酸化錫系、酸化インジウム系、酸化亜鉛系が挙げられる。
酸化インジウム(In2O3)系としては、酸化インジウム、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide)が挙げられる。
酸化亜鉛(ZnO)系としては、酸化亜鉛、AZO(アルミドープ酸化亜鉛)、ガリウムドープ酸化亜鉛が挙げられる。
本実施形態では、ITO(Indium Tin Oxide)により透明導電膜が形成される。
ただし、液晶層26の厚みを規定するスペーサーとしては、ビーズスペーサー24に限定されず、例えば、フォトレジストを基材21A側に塗工して露光、現像することにより円柱形状等に作製してもよい。
なお、上述の説明では、スペーサーは、液晶用第2積層体20Bに設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、液晶用第1積層体20A、液晶用第2積層体20Bの両方、又は、液晶用第1積層体20Aにのみ設けられるようにしてもよい。
本実施形態では、光二量化型の材料を使用する。光二量化型の材料としては、例えば、シンナメート、クマリン、ベンジリデンフタルイミジン、ベンジリデンアセトフェノン、ジフェニルアセチレン、スチルバゾール、ウラシル、キノリノン、マレインイミド、又は、シンナミリデン酢酸誘導体を有するポリマー等を挙げることができる。中でも、配向規制力が良好である点で、シンナメート、クマリンの一方又は両方を有するポリマーが好ましく用いられる。このような光二量化型の材料の具体例としては、例えば特開平9−118717号公報、特表平10−506420号公報、特表2003−505561号公報及びWO2010/150748号公報に記載された化合物を挙げることができる。
また、本実施形態では、調光層20は、配向層23A,23Bを備える形態を示したが、これに限らず、配向層23A,23Bを備えない形態としてもよい。
ここで、ノーマリーダークとは、液晶に電圧がかかっていない時に透過率が最小となり、黒い画面になる構造である。ノーマリークリアとは、液晶に電圧がかかっていない時に透過率が最大となり、透明となる構造である。
図10に示すスクリーン10の液晶層27は、図9に示したスクリーン10の液晶層26に用いた二色性色素組成物を使用したゲストホスト液晶組成物ではない液晶を用いている。以下、このタイプの調光層20について、「非ゲストホスト型」と呼び、図2に示したタイプの調光層20は、「ゲストホスト型」と呼ぶこととする。
ネマチック液晶化合物としては、例えば、ビフェニル系化合物、ターフェニル系化合物、フェニルシクロヘキシル系化合物、ビフェニルシクロヘキシル系化合物、フェニルビシクロヘキシル系化合物、トリフルオロ系化合物、安息香酸フェニル系化合物、シクロヘキシル安息香酸フェニル系化合物、フェニル安息香酸フェニル系化合物、ビシクロヘキシルカルボン酸フェニル系化合物、アゾメチン系化合物、アゾ系化合物、及びアゾオキシ系化合物、スチルベン系化合物、トラン系化合物、エステル系化合物、ビシクロヘキシル系化合物、フェニルピリミジン系化合物、ビフェニルピリミジン系化合物、ピリミジン系化合物、及びビフェニルエチン系化合物等を挙げることができる。
スメクチック液晶化合物としては、例えば、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリクロロアクリレート系、ポリオキシラン系、ポリシロキサン系、ポリエステル系等の強誘電性高分子液晶化合物を挙げることができる。
コレステリック液晶化合物としては、例えば、コレステリルリノレート、コレステリルオレエート、セルロース、セルロース誘導体、ポリペプチド等を挙げることができる。
また、市販品としては、例えばメルク社製MLC2166等の液晶材料を適用することができる。
また、液晶の駆動方式として、TN(Twisted Nematic)方式、VA(Vertical Alignment)方式、IPS(In−Plane−Switching)方式等の各種駆動方式が知られているが、ゲストホスト型及び非ゲストホスト型のいずれにおいても、これら公知の駆動方式を適宜選択して用いることができる。
(実施例1)
実施例1のスクリーン10は、調光層20は、図9に示したゲストホスト型とした。
単位光学形状121は、配列ピッチPが100μmである。
反射層13は、アルミニウムの蒸着膜により形成され、厚さ約5Å、透過率70%、反射率5%である。
基材層11は、PET樹脂製であり、厚さt11=100μmとした。
第1光学形状層12及び第2光学形状層14は、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂(屈折率1.52)を素材とした。
第1光学形状層12と反射層13と第2光学形状層14とを合せた厚さt121314=100μmとした。
第2光学形状層14の背面側の面から反射層13までの最短距離t14=300μmとした。
粘着層30は、厚さt30=10μmとした。
基材21A、21Bは、ポリカーボネートフィルムを素材とし、厚さt21=100μmとした。
透明電極22A、22Bは、ITOを素材とし、厚さt22=100μmとした。
配向層23A、23Bは、ポリイミド樹脂を素材とし、厚さt23=0.1μmとした。
液晶層26は、二色性色素組成物を使用したゲストホスト液晶組成物を用いた液晶としており、厚さt26=6.2μmとした。液晶層26は、ノーマリークリアの構成である。
以上の構成により、反射層13と液晶層26との間の最短距離は、0.1mmとなり、0.5mm以下に収まっている。
実施例2のスクリーン10については、実施例1と異なる点についてのみ説明する。
実施例2のスクリーン10では、調光層20は、図10に示した非ゲストホスト型とした。
反射層13は、誘電体多層膜により構成されており、具体的には、TiO2と、SiO2とを積層した構成とした。
直線偏光板29A,29Bは、ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素等を含浸させた後、延伸して直線偏光板としての光学的機能を果たす光学機能層が形成され、TAC(トリアセチルセルロース)等の透明フィルム材による基材により光学機能層を挟持して作製される、厚さt29=200μmとした。
液晶層27は、誘電率異方性が負の液晶を用いた液晶としており、厚さt27=3.5μmとした。
なお、液晶層27は、実施例1とは異なり、ノーマリーダークの構成である。
以上の構成により、反射層13と液晶層26との間の最短距離は、0.3mmとなり、実施例2においても0.5mm以下に収まっている。
図11に示すように、実施例1では、調光層20へ通電を行えば、スクリーン10全体での透過率を14%に下げることができ、映像を投影していない領域については僅かに背景を視認できるようにしながら、映像を投影する領域では、背景の影響を抑えてコントラストの高い映像を観察可能である。また、背景側への抜け光も抑えることができる。
また、実施例2では、調光層20への通電をOFFとすれば、背景からの透過光を略全て遮断することができ、背景の影響を略完全に排除して映像を観察することができる。なお、実施例2では、反射層13の反射率が低下してしまうが、背景の影響がなくなるので、十分に良好な映像を観察できるが、映像源LSの光量を高めるとより良好な映像を観察可能である。
また、調光層20は、スクリーン10の全面にわたって設けられており、スクリーン10全体の透過率を変化させることができる。そして、調光層20は、外光等の外部からの影響を受けることなく、透過率を変化させることができる。
さらに、実施例2の形態であれば、光源の偏光状態を揃えることにより、直線偏光板29A,29Bによって抜け光の発生を防止できる。
図12は、第3実施形態のスクリーン10の層構成の一例を示す図である。
第3実施形態のスクリーン10は、第2実施形態における調光層20をより簡素化した調光層40とした形態であり、この調光層40以外の構成は、第2実施形態のスクリーン10と同様である。よって、前述した第2実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
上述した第2実施形態及び第3実施形態の調光層20、40の透過率は、利用用途に応じて適宜設定することができる。ここでは、具体的な使用形態を例示して、その場合の調光層20、40の好ましい透過率について、例示する。
図14は、図13におけるフロントウインドウ2のb−b断面図である。
なお、図14では、第2実施形態のスクリーン10を用いる例を例示しているが、第3実施形態のスクリーン10も、同様に配置して用いることができる。
第1ガラス板61は、フロントウインドウ2の最も運転者側(車内側)に配置される透明な部材である。第1ガラス板61としては、例えば、ソーダライムガラス(青板ガラス)、硼珪酸ガラス(白板ガラス)、石英ガラス、ソーダガラス、カリガラス等の材料を用いることができる。また、第1ガラス板61の厚みは、例えば、2〜3mmの範囲とすることが好ましい。
まず、スクリーン10全体の光吸収率が低すぎると、車外からの外光によってスクリーン10が白濁して見える場合がある。この白濁現象を抑制するために、調光層の光吸収率が固定であるとすると、光吸収率は、50%以上であることが望ましい。
また、映像光の非投射時に前方の視界が良好であること、及び、映像光の投射時に映像を容易に認識可能であること、の全てを満たすために、以下の条件を満たすことが望ましい。
調光層20、40の光吸収率は、映像光の非投射時には、低い方が望ましく、0%であることが最も望ましい。
調光層20、40の光吸収率は、映像光の投射時には、50%以上が望ましく、70%以上であることがさらに望ましい。
調光層20、40は、光吸収率が可変であり、上記2つの条件の少なくとも一方、より好ましくは、双方を満たすことが望ましい。
図15は、第4実施形態のスクリーン10の層構成の一例を示す図である。
第4実施形態のスクリーン10は、第3実施形態における調光層20をより簡素化した光吸収層60とした形態であり、この光吸収層60以外の構成は、第3実施形態のスクリーン10と同様である。よって、前述した第3実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図16は、第5実施形態のスクリーン10の層構成の一例を示す図である。
図17は、第5実施形態の反射層13を示す図である。
図18は、第5実施形態の反射層13の別な形態を示す図である。
第5実施形態のスクリーン10は、反射層13の構成が第1実施形態と異なる他は、第1実施形態のスクリーン10と同様な構成をしている。よって、反射層13の説明の他は、第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
本実施形態の反射層13は、複数の円形状の反射膜13aが、第1斜面121aに沿って規則的に配置されている。第1斜面121a上の反射層13(複数の円形状の反射膜13a)が形成されていない部分は、入射した光を透過する光透過部となる。
これに対して、本実施形態のスクリーン10は、第1斜面121aの面積に対する複数の円形状の反射膜13aが占める面積の割合を調整することによって、スクリーン10に入射する光の反射率及び透過率を調整することができる。これにより、上述のような誘電体膜の材料を変更する等の調整が不要になり、より効率よく反射層の反射率及び透過率を調整することができる。
ここで、島状の反射膜13aの大きさ(平面視における面積、以下同様)は、微細かつ不規則な凹凸形状の凸部1つの大きさ、及び、凹部1つの大きさよりも大きく構成されている。したがって、島状の反射膜13aは、複数の凸部及び凹部が含まれて構成されている。仮に、島状の反射膜13aが凸部及び凹部よりも小さくなってしまうと、反射膜13aによって反射される光の向きの分布のばらつきが大きくなり、第1斜面121aによる光の偏向作用を十分に得ることができず、適切な映像を観察することができなくなるからである。
なお、この凹凸形状は、微細な凸形状と凹形状とが2次元方向に不規則に配列されて形成されており、凸形状及び凹形状は、その大きさや形状、高さ等は不規則である。
反射層13は、第1斜面121a上に複数の円形状の反射膜13aが規則的に配置される例を示したが、これに限定されるものでなく、不規則に配置されるようにしたり、円形以外の形状の反射膜が規則的又は不規則に配置されるようにしたりしてもよい。
なお、本実施形態では、映像光の観察者側への反射に直接寄与しないので、反射層13が、第2斜面121b上に設けられていない例を示すが、これに限定されるものでなく、反射層13が第2斜面121b上にも設けられるようにしてもよい。
上述のように、反射層13は、複数の島状(円形状の反射膜13a)により構成されており、第1光学形状層12の第1斜面121aのうち、円形状の反射膜13aが形成されていない部分(光透過部)は、第1光学形状層12と第2光学形状層14とが直接接触することとなり、第1光学形状層12に対する第2光学形状層14の密着をより強固にすることができる。
図19は、第5実施形態の反射層13の製造方法の一例を示す図である。
まず、基材層11を用意し、その一方の面に、単位光学形状121を賦形する成形型に紫外線硬化型樹脂を充填した状態で積層し、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させるUV成形法により第1光学形状層12を形成する。このとき、単位光学形状121を賦形する成形型の第1斜面121a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を賦形する面に、めっき処理やエッチング処理、ブラスト処理等を1回以上行うことによって形成できる。
なお、作製された基材層11及び第1光学形状層12からなる積層体がウェブ状である場合、この積層体は、反射層13の形成工程の前に、ロール体に巻き取られる場合がある。このような場合、上記積層体がマスクMとともに巻き取られていれば、第1光学形状層12が汚損されたり、傷付いたりするのを抑制することができ、その後の反射層13の形成工程において、反射膜の蒸着不良等の不具合が生じてしまうのを極力防ぐことができる。
また、反射層13は、これに限らず、例えば、アルミニウム、クロム(Cr)、銀、ニッケル等の光反射性の高い金属を蒸着したり、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したりする等により形成してもよい。例えば、反射層13にアルミニウムを用いる場合、膜厚を十分に厚く(0.1μm以上)することにより、入射光の反射率が70〜80%程度となり、入射光の吸収率が約20%程度となる。この場合において、第1斜面121a上における反射層13の面積の占める割合を20%としたとき、第1斜面121aの全面における反射層13による反射率が14〜16%、吸収率が約4%となり、反射層13における入射光の吸収を極力抑制した上で、入射光の反射及び透過の割合を調整することができる。また、このように、反射層13の膜厚を十分に厚くすることにより、膜厚の変動が起因となる斑模様等が生じてしまうのを防ぐことができる。
なお、金属材料による反射層13の反射率(透過率)は、その膜厚を変化させることにより調整することができる。具体的には膜厚を薄くすれば、透過率が向上するが、反射率が低下し、膜厚を厚くすれば、反射率が向上するが、透過率は低下する。
なお、単位光学形状121の第1斜面121aには、上述したように微細な凹凸形状が形成されているので、第1斜面121a上に形成された反射層13の両面には微細な凹凸形状が形成される。また、第1斜面121a上の反射層13が形成されていない部分の凹凸形状は、第2光学形状層14の樹脂が充填されることによって殆ど目立たなくなり、完成したスクリーン10においては、第1斜面121aの反射層13が形成されていない部分に入射した光を拡散させることなく透過させることができる。
図20は、第6実施形態のスクリーン100の層構成を説明する図である。図20では、スクリーン100の画面中央となる点Aを通り、画面上下方向(Y方向)及び厚み方向(Z方向)に平行な断面を示している。
第6実施形態のスクリーン100は、第5実施形態のスクリーン10が2枚(以下、第1スクリーン部10A、第2スクリーン部10Bという)、接合層17を介して接合されている点以外は、前述の第5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、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。
接合層17は、光透過性の高い粘着剤又は接着剤により形成された層であり、スクリーン100の厚み方向において、第1スクリーン部10Aと第2スクリーン部10Bとの間に設けられている。この接合層17は、第1スクリーン部10Aと第2スクリーン部10Bとを一体に接合している。
本実施形態のスクリーン100の第1スクリーン部10A及び第2スクリーン部10Bは、それぞれの光学的中心が一致するようにして互いに接合されている。
また、第1スクリーン部10A及び第2スクリーン部10Bの各単位光学形状は、同一の形状に形成されている。したがって、各スクリーン部の焦点位置(集光点)は、略一致する。
しかし、本実施形態のスクリーン100では、第1スクリーン部10Aと第2スクリーン部10Bとは、同じ表示領域に同じ映像を表示しており、かつ、同じ映像を表示する光が、異なる2つの光路を通ってスクリーン10から出射するので、シンチレーション(スペックル)が低減される。
よって、映像のシンチレーション(スペックル)を低減し、明るく良好な映像を表示できるスクリーン100及び映像表示装置1とすることができる。
また、本実施形態のスクリーン100は、上述の第5実施形態のスクリーン10と同様の効果を奏する。
上述の第6実施形態では、第1スクリーン部10A及び第2スクリーン部10Bの焦点位置(集光点)が、略一致する例を示したが、これに限らず、以下のような形態としてもよい。
図21は、第6実施形態のスクリーン100の別の形態を説明する図である。図21は、別な形態のスクリーン100の第1スクリーン部10Aと第2スクリーン部10Bとの焦点位置(集光点)を示す図である。図21では、スクリーン100を画面左右方向の右側(+X側)から見た様子を示している。
本実施形態では、図21に示すように、第2スクリーン部10Bの集光点F2は、第1スクリーン部10Aの集光点F1よりも厚み方向(Z方向)においてスクリーン100から離れた側(+Z側)に位置している。すなわち、本実施形態のスクリーン100では、第2スクリーン部10Bの第1光学形状層12が有するサーキュラーフレネルレンズ形状は、第1スクリーン部10Aの第1光学形状層12が有するサーキュラーフレネルレンズ形状とは、その形状や光学設計が異なり、集光点の位置が異なる設計となっている。
なお、この形態では、配列ピッチP1と配列ピッチP2とは異なる値である例を示したが、これに限らず、同じ値としてもよい。
したがって、この別な形態によれば、前述の第6実施形態によって得られる効果に加えて、さらに、異なる2つの位置に向けて映像光を集光でき、異なる2つの位置の観察者に良好な映像を表示できる。
図22は、第6実施形態のスクリーン100の別な形態2を説明する図でありスクリーン100を画面上下方向の上側から見た図である。
図22に示すように、第1スクリーン部10Aと第2スクリーン部10Bの焦点位置(集光点)F1,F2は、画面左右方向(X方向)において異なっていてもよい。このような形態とすることにより、画面左右方向の視野角を広げることができる。また、このような形態は、例えば、画面左右方向の寸法が画面上下方向の寸法より大きい横長のスクリーンにおいて好適である。
図23に示すように、第1スクリーン部10Aの集光点F1と第2スクリーン部10Bの集光点F2とは、画面上下方向(Y方向)において異なっていてもよい。このような形態とすることにより、画面上下方向の視野角を広げることがでる。また、このような形態は、例えば、画面上下方向の寸法が画面左右方向の寸法より大きい縦長のスクリーンにおいて好適である。
また、集光点F1,F2は、画面左右方向(X方向)及び厚み方向(奥行き方向、Z方向)で異なっていてもよいし、画面上下方向(Y方向)及び奥行き方向(Z方向)で異なっていてもよいし、画面上下方向(Y方向)及び画面左右方向(X方向)で異なっていてもよい。
また、集光点F1,F2は、いずれか一方が無限遠となっていてもよい。
さらに、例えば、集光点F1,F2の位置が一致する(又は、略一致する)が、各スクリーン部の第1斜面の角度θ1の角度分布や、光学的中心の位置が異なる形態としてもよい。
なお、第6実施形態では、第5実施形態のスクリーン10が2枚(第1スクリーン部10Aと第2スクリーン部10B)、接合層17を介して接合されている形態を例示したが、スクリーンを複数枚設けることと同様な構成は、例えば、反射層が当該反射スクリーンの厚み方向において所定の間隔を空けて複数層設けられている形態として実現してもよい。ここで、反射層が所定の間隔を空けて独立して複数層積層とは、多層膜反射層のような形態ではなく、映像光に対して反射層として作用する独立した反射層を複数層設けることを指している。
図24は、第7実施形態の映像表示装置1を示す斜視図である。なお、図24では、理解を容易にするために、スクリーン10の表面に単位光学形状121のサーキュラーフレネルレンズ形状に相当する円弧形状を併記している。
図25は、第7実施形態の映像表示装置1を上面から見た図である。
なお、第7実施形態のスクリーン10は、上述した各実施形態のスクリーン10と同様な構成を適宜利用するものとする。よって、スクリーン10の具体的な形態の説明は省略する。
上述した各実施形態では、単位光学形状121の配列方向を上下方向としてスクリーン10を使用する形態を例示して説明した。第7実施形態では、単位光学形状121の配列方向を左右方向(水平方向)としてスクリーン10を使用する。よって、第7実施形態では、映像源LSは、スクリーン10の斜め側方に配置される。スクリーン10では、単位光学形状121の配列方向における光の拡散作用は、配列方向に直交する方向における光の拡散作用よりも大きい。したがって、第7実施形態では、観察者O1の位置が左右方向にずれた場合にも、良好な映像を提供できる範囲を拡大することができる。
図26は、第8実施形態のスクリーン10の層構成の一例を示す図である。
第8実施形態のスクリーン10は、第3実施形態における調光層40を改良した調光層210とした形態であり、この調光層210の構成と、励起光源220とを備える他は、第3実施形態のスクリーン10と同様である。よって、前述した第3実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
調光層210は、フォトクロミック層211と、第1遮蔽層212と、第2遮蔽層213と、導光層214とを備えている。
フォトクロミック層211は、フォトクロミック材料(感光物質)を含有する樹脂により構成されている。フォトクロミック材料としては、例えば、ジアリールエテン系化合物、スピロピラン系化合物、スピロペリミジン系化合物、フルギド系化合物、ヘキサアリールビイミダゾール系化合物、ナフトピラン系化合物等が挙げられるが、これらに限らず、従来公知のフォトクロミック材料を適宜利用することができる。
導光層214は、高屈折率層215と、第1低屈折率層216と、第2低屈折率層217とを有している。
第1低屈折率層216は、高屈折率層215の映像源側に隣接して配置され、高屈折率層215よりも屈折率が低い。
第2低屈折率層217は、高屈折率層215の背面側に隣接して配置され、高屈折率層215よりも屈折率が低い。
第1低屈折率層216及び第2低屈折率層217は、いずれも、可視光及び励起光である紫外光の透過率が高い材料を用いて形成することが望ましい。本実施形態では、第1低屈折率層216及び第2低屈折率層217は、同一の素材により構成されている。
導光層214は、上述したような構成、すなわち、高屈折率層215を第1低屈折率層216及び第2低屈折率層217によって挟み込む構成とすることにより、高屈折率層215と第1低屈折率層216との界面、及び、高屈折率層215と第2低屈折率層217との界面において、臨界角よりも大きな角度でこれらの界面に到達する励起光源220からの励起光が全反射される。これにより、導光方向(図26中の下から上に向かう方向)へと励起光が導光される。
また、進路変更部215aの溝形状の内部には、例えば、第1低屈折率層216を形成する樹脂が充填された構成としてもよいし、他の樹脂を充填してもよい。ただし、進路変更部215aの溝形状の内部を空隙としてしまうと、結露する等して進路変更部215aが視認されやすくなる恐れがあるので、何らかの樹脂により充填することが望ましい。
なお、進路変更部215aの幅(導光方向の幅)及びその配列ピッチを変えることによっても励起光の出射光量の分布を均一化することが可能である。しかし、進路変更部215aの幅及びその配列ピッチについては、一定とすることが望ましい。これは、進路変更部215aが視認されてしまうことを防止するためである。
また、調光層210は、第1遮蔽層212及び第2遮蔽層213によってフォトクロミック層211を挟んで構成されている。よって、フォトクロミック層211は、映像光や外来光によって透過率の変化を生じない。また、励起光が調光層210から出射されてしまうことも防止できる。
以上説明した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。
また、ハードコート層に限らず、スクリーン10の使用環境や使用目的等に応じて、スクリーン10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。
特に、スクリーン10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。
この場合、単位光学形状121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、反射層13は、単位光学形状121の全面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。
EC方式(Electro chromic)を用いた調光フィルムは、一対の電極で調光層(電解質層)を挟んだ構造を有する。電極間の電位差に応じ、酸化還元反応を利用して調光層の色が透明と濃紺との間で変化する。
SPD方式(Suspended Particle Device)を用いた調光フィルムは、微粒子の配向を利用し、通常濃紺色に着色しているが、電圧を印加すると透明に変化し、電位を切ると元の濃紺色に戻るものであり、電圧によって濃淡を調整できる。
PDLC方式(Polymer Dispersed Liquid Crystal)を用いた調光フィルムは、液晶層中に特殊なポリマーによるネットワーク構造体を形成させたもので、ポリマーネットワークの作用により、液晶分子の配列が不規則な状態を誘起して光を散乱させる。そして、電圧を印加することで、液晶分子を電界方向に配列させると、光が散乱されず、透明な状態となる。
なお、スクリーン10の画面に表示される映像のシンチレーションを低減し、良好な映像を表示する観点から、第1スクリーン部の表示領域と第2スクリーン部の表示領域との重複する領域の面積は、スクリーン100の画面(表示領域)の面積の90%以上とすることがより好ましい。
図27は、単位光学形状121の変形形態の一例を示す図である。
図27に示すように頂点部Tにおいては曲面が連続しており、谷底部Vにおいて曲面が不連続な形態としてもよい。また、図示しないが、頂点部T及び谷底部Vの双方において曲面が連続する形態としてもよい。また、曲面の凸となる向きは、図8に示すように観察者側に凸であってもよいし、図27に示すように観察者側に凹であってもよい。
2 フロントウインドウ
3 内装パネル
4 ハンドル
10 スクリーン
10A 第1スクリーン部
10B 第2スクリーン部
11 基材層
12 第1光学形状層
13 反射層
13a 反射膜
14 第2光学形状層
15 保護層
17 接合層
20 調光層
20A 液晶用第1積層体
20B 液晶用第2積層体
21A、21B 基材
22A、22B 透明電極
23A、23B 配向層
24 ビーズスペーサー
25 シール材
26、27 液晶層
28 スペーサー
29A、29B 直線偏光板
30 粘着層
40 調光層
50 支持板
60 光吸収層
51 接合層
61 第1ガラス板
62 第1中間層
63 第2中間層
64 第2ガラス板
100 スクリーン
121 単位光学形状
121a 第1斜面
121b 第2斜面
121c 接続面
200 調光部
210 調光層
210a、210b 端部
211 フォトクロミック層
212 第1遮蔽層
213 第2遮蔽層
214 導光層
215 高屈折率層
215a 進路変更部
216 第1低屈折率層
217 第2低屈折率層
220 励起光源
Claims (24)
- 映像源から投射された映像光の一部を反射して映像を表示する反射スクリーンであって、
光透過性を有し、単位光学形状が背面側の面に複数配列された光学形状層と、
前記単位光学形状の少なくとも一部に形成され、入射光の一部を反射し、入射光のその他の少なくとも一部を透過させる反射層と、
を備え、
前記単位光学形状の配列方向における光の拡散作用は、前記配列方向に直交する方向における光の拡散作用よりも大きい反射スクリーン。 - 請求項1に記載の反射スクリーンにおいて、
画面中央で、正面が、最大輝度となる条件で、映像光を投影した状況での角度輝度分布を測定した場合に、前記単位光学形状の配列方向における半値角は、配列方向に直交する方向における半値角よりも、5%以上大きいこと、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1又は請求項2に記載の反射スクリーンにおいて、
前記光学形状層は、
映像光が入射する第1の面と、
前記第1の面に対向する第2の面と、
前記第1の面と前記第2の面とを接続する曲面で構成された接続面と、
を有すること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1又は請求項2に記載の反射スクリーンにおいて、
前記単位光学形状は、配列方向で切断した断面形状において、映像源側とは反対側に最も突出した頂点部と、映像源側に最も凹んだ谷底部とを有し、
前記光学形状層は、前記頂点部及び前記谷底部を境にして、
幅が広い側の第1の面と、
前記第1の面に対向する側の第2の面と、
を有し、
少なくとも前記第1の面は、配列方向で切断した断面形状が湾曲していること、
を特長とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項4までのいずれかに記載の反射スクリーンにおいて、
前記反射層は、少なくとも映像源側の面が粗面であり、入射光の一部を拡散反射すること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項5に記載の反射スクリーンにおいて、
前記単位光学形状は、その表面に微細な凹凸形状を有し、
前記凹凸形状は、前記単位光学形状の配列方向の光拡散効果が前記単位光学形状の配列方向に直交する方向の光拡散効果よりも高くなる形状であって、
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ていること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項5に記載の反射スクリーンにおいて、
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ていること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
前記単位光学形状の配列方向において、該反射スクリーンの反射光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量を+αV1,−αV2とし、その絶対値の平均値をαVとするとき、5°≦αV≦45°であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
前記単位光学形状の配列方向において、該反射スクリーンの反射光のピーク輝度となる出射角度から輝度が1/2となる出射角度までの角度変化量を+αV1,−αV2とし、その絶対値の平均値をαVとし、前記第1の面がスクリーン面に平行な面となす角度をθ1とするとき、該反射スクリーンの少なくとも一部の領域において、αV<arcsin(n×sin(2×(θ1)))という関係を満たすこと、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項9の発明までのいずれかに記載の反射スクリーンにおいて、
当該反射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設けられた光吸収層を備えること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項10までのいずれかに記載の反射スクリーンにおいて、
当該反射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設けられ、透過率を変化させる調光層を備えること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項11に記載の反射スクリーンにおいて、
前記調光層は、
透明な第1電極と、
前記第1電極と対向配置された透明な第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差に応じて透過率を変化させる調光材料と、
を有すること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項12に記載の反射スクリーンにおいて、
前記調光材料は、二色性色素を有する液晶であること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項11に記載の反射スクリーンにおいて、
前記調光層は、感光物質を含むこと、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項14に記載の反射スクリーンにおいて、
前記感光物質は、紫外線を励起光として受光することにより透過率が変化し、
励起光を前記感光物質へ導光する導光層を備えること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項15に記載の反射スクリーンにおいて、
前記調光層は、前記感光物質及び前記導光層を両側から挟む位置に配置され前記励起光の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽層を備えること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項16までのいずれかに記載の反射スクリーンにおいて、
前記反射層は、前記単位光学形状の前記映像光が入射する位置に複数の島状に形成されていること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項17までのいずれかに記載の反射スクリーンにおいて、
前記反射層は、誘電体膜を少なくとも1層含むこと、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項18までのいずれかに記載の反射スクリーンにおいて、
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、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項19に記載の反射スクリーンにおいて、
前記サーキュラーフレネルレンズ形状の中心は、当該反射スクリーンの外に設けられていること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項20までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
当該反射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、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項21までのいずれかに記載の反射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、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項22までのいずれか1項に記載の反射スクリーンにおいて、
前記反射層は、当該反射スクリーンの厚み方向において所定の間隔を空けて複数層設けられていること、
を特徴とする反射スクリーン。 - 請求項1から請求項23までのいずれかに記載の反射スクリーンと、
前記反射スクリーンに対して映像光を投射する映像源と、
を備える映像表示装置。
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