JP2021063860A - 反射型スクリーン、映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストが高く良好な視野角を有する反射型スクリーン、及び、これを備える映像表示装置を提供する。【解決手段】スクリーン１０は、映像源ＬＳから投射された映像光Ｌの少なくとも一部を反射して映像を表示する反射型スクリーンである。スクリーン１０は、映像光Ｌが入射する第１の面である第１斜面１２１ａとこれに対向する第２の面である第２斜面１２１ｂとを有し、背面側に凸となる単位光学形状１２１が複数配列された光学形状層１２と、単位光学形状１２１の少なくとも第１斜面１２１ａの一部に形成され、入射した光の少なくとも一部を反射する機能を有する反射層１３と、スクリーン１０の厚み方向において反射層１３よりも映像源側に位置し、特定の角度範囲である第１入射角度範囲Ｒ１及び第３入射角度範囲Ｒ３から入射した光を拡散して透過し、この特定の角度範囲外から入射した光を拡散せずに透過する光制御層１５とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、反射型スクリーンと、これを備える映像表示装置とに関するものである。

従来、映像源から投射された映像光を反射して表示する反射型スクリーンとして、様々なものが開発されている。なかでも、透明性を有する反射型スクリーン（例えば、特許文献１参照）は、窓ガラス等のような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を、スクリーンを通して観察す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。

特開２０１７−１５６４５２号公報

一般的に、反射型スクリーンでは、適度な視野角等を得るために、光を拡散する粒子等の拡散材を含有している形態のものが多い。
しかし、粒子等の拡散材によって、反射型スクリーンに入射した太陽光や照明光等の外光も拡散されるため、映像のコントラストが低下するという問題があった。また、透明性を有する反射型スクリーンでは、上述のような粒子等の拡散材を含有していると、スクリーンを通してスクリーンの向こう側の景色を観察した場合に、スクリーンの向こう側の景色が、白っぽくぼやけて観察されるため、透明性が低下するという問題があった。

特許文献１に示す反射型のスクリーンのように、光を拡散する粒子を含有せず、反射層の反射面に微細な凹凸を形成することにより、映像光を拡散するものも知られている。
しかし、この微細な凹凸を反射面に形成するために、反射層が形成される単位光学形状の表面に微細な凹凸を形成することが困難であった。
また、スクリーンにおいて、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。

本発明の課題は、映像のコントラストが高く良好な視野角を有する反射型スクリーン、及び、これを備える映像表示装置を提供することである。

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。
第１の発明は、映像源（ＬＳ）から投射された映像光（Ｌ）の少なくとも一部を反射して映像を表示する反射型スクリーンであって、映像光が入射する第１の面（１２１ａ）とこれに対向する第２の面（１２１ｂ）とを有し、背面側に凸となる単位光学形状（１２１）が複数配列された光学形状層（１２）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する機能を有する反射層（１３，２３）と、該反射型スクリーンの厚み方向において前記反射層よりも映像源側に位置し、特定の角度範囲から入射した光を拡散して透過し、前記特定の角度範囲の範囲外から入射した光を拡散せずに透過する光制御層（１５）と、を備える反射型スクリーン（１０，２０）である。
第２の発明は、第１の発明の反射型スクリーンにおいて、前記特定の角度範囲は、前記映像光（Ｌ）の主たる入射角度範囲を含むこと、を特徴とする反射型スクリーン（１０，２０）である。
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明の反射型スクリーンにおいて、前記反射層（２３）は、入射する光の少なくとも一部を透過し、前記反射層の背面側に、光透過性を有し、前記単位光学形状による凹凸を充填して平坦化する層（２４）が積層されていること、を特徴とする反射型スクリーン（２０）である。
第４の発明は、第１の発明又は第２の発明の反射型スクリーンにおいて、前記反射層（１３）よりも背面側に、光吸収性を有する層（１４）を備えていること、を特徴とする反射型スクリーン（１０）である。
第５の発明は、第１の発明から第４の発明までのいずれかの反射型スクリーン（１０，２０）と、前記反射型スクリーンへ映像光（Ｌ）を投射する映像源（ＬＳ）とを備える映像表示装置（１，２）である。

本発明によれば、コントラストが高く良好な視野角を有する反射型スクリーン、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。

第１実施形態の映像表示装置１を示す図である。 第１実施形態のスクリーン１０の層構成を示す図である。 光学形状層１２を説明する図である。 光制御層１５の光制御作用を説明する図である。 第１実施形態のスクリーン１０に入射する映像光及び外光の様子を示す図である。 第２実施形態の映像表示装置２を示す図である。 第２実施形態のスクリーン２０の層構成を示す図である。 第２実施形態のスクリーン２０に入射する映像光及び外光の様子を示す図である。

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。
また、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。

（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）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を側面側（後述する＋Ｘ側）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。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型スクリーンである。このスクリーン１０の詳細に関しては、後述する。

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。

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。
本明細書中において、スクリーン面とは、その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とする。スクリーン１０のスクリーン面は、スクリーン１０の画面（ＸＹ面）に平行である。
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。

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に映像を表示する反射型スクリーンである。
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。

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、背面側に不図示の接合層を介して不図示の支持板に一体に接合（あるいは部分固定）され、画面の平面性を維持している。
支持板は、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。また、本実施形態のように、スクリーン１０が透明性を有しない形態である場合には、室内等の壁面も支持板として使用できる。
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。

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。
図３は、光学形状層１２を説明する図である。図３（ａ）は、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、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、光学形状層１２、反射層１３、保護層１４のみを示し、基材層１１、光制御層１５、接合層１６を省略して示している。
図２に示すように、スクリーン１０は、厚み方向（Ｚ方向）において、その映像源側（＋Ｚ側）から順に、光制御層１５、接合層１６、基材層１１、光学形状層１２、反射層１３、保護層１４等を備えている。

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、光学形状層１２が一体に形成されている。この基材層１１は、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。

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。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。すなわち、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、光学形状層１２をスクリーン面の法線方向に沿って背面側（−Ｚ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方向に延びる同一直線上に位置している。

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ｔ１を挟んで第２斜面１２１ｂの上側（＋Ｙ側）に位置している。
第１斜面１２１ａがスクリーン面（ＸＹ面）に平行な面となす角度は、α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、βある。角度α，βは、β＞αという関係を満たしている。

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ｔ１から単位光学形状１２１間の谷底となる点ｔ２までの寸法）は、ｈである。
理解を容易にするために、図２等では、単位光学形状１２１の配列ピッチＰ、角度α，β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α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。
なお、これに限らず、角度αは、一定としてもよいし、配列ピッチＰが、単位光学形状１２１の配列方向に沿って次第に変化してもよい。また、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α等が段階的に変化する形態としてもよい。
角度α，β、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。

なお、本実施形態では、光学形状層１２の背面側（−Ｚ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、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）に延在し、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、断面形状が略三角形形状であって画面左右方向（Ｘ方向）を稜線方向として延在する単位プリズムが、画面上下方向（Ｙ方向）に複数された形態としてもよい。

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、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。

反射層１３は、光を反射する作用を有する層である。この反射層１３は、少なくとも第１斜面１２１ａの一部に形成される。本実施形態では、反射層１３は、図２や図３（ｂ）に示すように、第１斜面１２１ａに形成され、第２斜面１２１ｂには形成されていない形態となっている。なお、これに限らず、第１斜面１２１ａ及び第２斜面１２１ｂに形成される形態としてもよい。

反射層１３は、第１斜面１２１ａ上に、アルミニウムや銀、ニッケル等の金属を蒸着する、スパッタリングする、又は、金属箔を転写する等により形成することが好ましい。
また、反射層１３は、銀色系の塗料や、銀色系の顔料やビーズ等を含有する紫外線硬化型樹脂又は熱硬化性樹脂、銀やアルミニウム等の金属蒸着膜や金属箔等を粉砕した粒子や微小なフレークを含む塗料等を、スプレーコートや、ダイコート、スクリーン印刷、ワイピングによる溝充填等の各種塗布方法により塗布して硬化させることにより形成することも可能である。なお、銀色系のビーズや金属箔等の粒子やフレークを含有する材料等により形成された反射層１３では、反射光の一部は拡散反射されるが、その割合は小さい。
本実施形態の反射層１３は、アルミニウムを第１斜面１２１ａに蒸着することにより形成されている。

保護層１４は、反射層１３及び光学形状層１２の背面側（−Ｚ側）に、これらを被覆するように設けられており、反射層１３や光学形状層１２の単位光学形状１２１等を傷や劣化等から保護する機能を有する層である。
保護層１４は、隣り合う単位光学形状１２１間の谷部を十分に充填しており、また、保護層１４の背面側の面は、スクリーン面に平行な平坦な面状となっている。
保護層１４は、光吸収性を有しており、第２斜面１２１ｂ上に形成されているので、映像源側から第２斜面１２１ｂに入射した太陽光や照明光等の外光を吸収し、映像のコントラストを向上させることができる。また、保護層１４が光吸収性を有することにより、スクリーン１０の背面側に配置される不図示の支持板が光透過性を有する場合に、背面側から入射した外光による映像のコントラストの低下を抑制することができる。

光吸収性を有する保護層１４は、黒色等の暗色系の顔料や染料、光吸収作用を有するビーズ、カーボンブラック等を含有する熱硬化型樹脂もしくは紫外線硬化型樹脂や、黒色等の暗色系の水系塗料や有機系塗料等により形成することが好適である。
保護層１４は、前述の保護層１４を形成する材料を、反射層１３を第１斜面１２１ａに形成した光学形状層１２の背面側（フレネルレンズ形状側）に塗布して硬化させることにより、形成することができる。

また、保護層１４は、反射層１３の酸化等の劣化やそれによる剥離等を抑制する機能を有することが好ましく、例えば、反射層１３等を保護するための酸化防止機能や防湿機能、紫外線吸収機能等を有していることが好ましい。
また、保護層１４は、光吸収作用や反射層１３の保護作用等を十分発揮する観点から、スクリーン１０の厚み方向において、単位光学形状１２１間の頂点となる点ｔ１からその背面側表面までの寸法を十分有することが好ましい。
なお、本実施形態では、保護層１４は、光吸収性を有する例を示したが、これに限らず、光吸収性を有しない保護層としてもよい。この場合、スクリーン１０の背面側に配置される不図示の支持板は、光吸収性を有している（光透過性を有しない）部材であることが、映像のコントラスト向上の観点から好ましい。

図２に戻り、光制御層１５は、厚み方向において基材層１１よりも映像源側（＋Ｚ側）に位置する層であり、特定の角度範囲から入射する光を拡散して透過し、それ以外の角度範囲から入射する光を拡散せずに透過するという機能を有する層である。この光制御層１５は、基材層１１の映像源側（＋Ｚ側）に、接合層１６を介して一体に設けられている。
図４は、光制御層１５の光制御作用を説明する図である。図４では、光制御層１５の画面上下方向（Ｙ方向）及び厚み方向（Ｚ方向）に平行な断面を示している。また、図４において、光制御層１５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（ＸＹ面）に平行であり、破線で示す直線Ｈは、光制御層１５の映像源側の面及び背面側の面に直交する直線である。

光制御層１５は、映像源側（＋Ｚ側）の空気中から、第１入射角度範囲Ｒ１内の入射角度で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以外の入射角度となる第２入射角度範囲Ｒ２内の入射角度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。
また、光制御層１５は、背面側（−Ｚ側）の空気中から、第３入射角度範囲Ｒ３内の入射角度で入射した光を拡散して背面側（−Ｚ側）へ出射し、第３入射角度範囲Ｒ３以外の入射角度となる第４入射角度範囲Ｒ４内の入射角度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。

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１０（光制御層１５）に入射する映像光Ｌの主たる入射角度範囲を含んでいる。第１入射角度範囲Ｒ１は、映像源側（＋Ｚ側）において、直線Ｈに対して下側（−Ｙ側）に２５°以上７５°以下となる範囲とすることが好ましい。このとき、光制御層１５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、入射角度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。
また、第２入射角度範囲Ｒ２は、映像源側において、第１入射角度範囲Ｒ１以外の角度である。

第３入射角度範囲Ｒ３は、背面側（−Ｚ側）において、直線Ｈに対して上側（＋Ｙ側）に２５°以上７５°以下となる範囲とすることが好ましい。このとき、光制御層１５は、その背面側の面の任意の点に対して、画面上下方向上側から、入射角度２５°以上７５°以下で入射する光を、拡散して映像源側（＋Ｚ側）へ出射する。
また、第４入射角度範囲Ｒ４は、背面側において、第３入射角度範囲Ｒ３以外の角度である。

本実施形態では、第１入射角度範囲Ｒ１は、直線Ｈに対して下側に２５°以上５５°以下となる範囲であり、第３入射角度範囲Ｒ３は、直線Ｈに対して上側に２５°以上６５°以下となる範囲である。
したがって、光制御層１５は、映像源側の面の任意の点に、画面上下方向下側から入射角度２５°以上５５°以下で入射する光を拡散して透過し、これ以外の角度範囲から入射する光を拡散せずに透過する。また、光制御層１５は、背面側の面の任意の点に、画面上下方向上側から入射角度２５°以上５５°以下で入射する光を拡散して透過し、これ以外の角度範囲から入射する光を拡散せずに透過する。

光制御層１５に映像源側から第１入射角度範囲Ｒ１内の入射角度で入射し、背面側へ出射した光のヘイズ値（拡散透過率）は、８０％以上であることが好ましい。光制御層１５に背面側から第３入射角度範囲Ｒ３内の入射角度で入射して映像源側へ出射した光のヘイズ値も、これと同様であることが好ましい。
一方、光制御層１５に映像源側から第２入射角度範囲Ｒ２内の入射角度で入射した光、特に、入射角度０°で入射して背面側へ出射した光のヘイズ値（拡散透過率）は、５％以下であることが好ましく、０％となることが理想的である。光制御層１５に第４入射角度範囲Ｒ４内の入射角度で入射した光のヘイズ値も、これと同様であることが好ましい。
各入射角度範囲での入射光のヘイズ値を上述のような数値範囲とすることにより、映像の視野角を十分確保できる。

なお、ヘイズ値は、全光線透過率に対する拡散透過率の比で表され、透過光における光の拡散率を意味する。光制御層１５のヘイズ値は、ヘイズメーター（例えば、村上色彩技術研究所製、製品番号：ＨＭ−１５０）によって測定することができる。
ここで、第２入射角度範囲Ｒ２内及び第４入射角度範囲Ｒ４の範囲内の入射光については、上述のように、入射角度０°で入射して背面側へ出射した光のヘイズ値（拡散透過率）としている。第１入射角度範囲Ｒ１及び第３入射角度範囲Ｒ３の範囲内の入射光については、本実施形態の第１入射角度範囲Ｒ１及び第３入射角度範囲Ｒ３は、光制御層１５に対する入射角度が２５°以上５５°以下であるので、想定入射角度を４０°とし、この角度で光が入射した場合の透過率を全光線透過率とし、この想定入射角度で入射して光制御層１５内を直進して透過して出射した光に対して、２．５°以上広がって出射してきた光の割合を拡散透過率とする。

このような光制御層１５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、かつ、各層の硬化時の紫外線の照射方向を変え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。

接合層１６は、光制御層１５と基材層１１とを一体に接合する機能を有する層である。接合層１６は、光透過性の高い接着材や粘着材等を用いることができる。
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粒子等の拡散材を含有しておらず、光制御層１５に特定の角度範囲（第１入射角度範囲Ｒ１及び第３入射角度範囲Ｒ３）内の入射角度で入射する光のみが拡散される形態となっている。

図５は、第１実施形態のスクリーン１０に入射する映像光及び外光の様子を示す図である。図５では、図２に示すスクリーン１０の断面と同様の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、スクリーン１０の各層間で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から投射された大部分の映像光Ｌ１は、光制御層１５に入射する。映像光Ｌ１は、図５に示すスクリーン１０の断面において、第１入射角度範囲Ｒ１内の入射角度で光制御層１５に入射するので、光制御層１５の拡散作用により拡散されて、接合層１６及び基材層１１を透過して光学形状層１２へ入射する。そして、映像光Ｌ１は、単位光学形状１２１の第１斜面１２１ａに入射して反射層１３によって反射され、映像源側（＋Ｚ側）へ出射する。このとき、映像光Ｌ１は、図５に示すスクリーン１０の断面において、光制御層１５に対して背面側から第４入射角度範囲Ｒ４の入射角度（特に、入射角度０°及び０°近傍）に相当する角度で入射するので、拡散されることなく映像源側へ出射して観察者Ｏ１側に届く。

したがって、映像光Ｌ１は、光制御層１５によって好適に拡散され、スクリーン１０は、十分な視野角で映像を表示できる。また、映像光Ｌ１は、反射層１３での反射前に一度拡散されるのみであり、過度に拡散されないので、映像の解像度の低下を抑制できる。
なお、映像光Ｌ１がスクリーン１０の下方から投射されており、かつ、角度β（図３（ｂ）参照）がスクリーン１０の画面上下方向（Ｙ方向）の各点における映像光Ｌ１の入射角度よりも大きいので、映像光Ｌ１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Ｌ１の反射には影響しない。

一方、照明光や太陽光等の不要な外光Ｇ１，Ｇ２は、図５に示すように、主としてスクリーン１０の映像源側上方から光制御層１５に入射する。このとき、外光Ｇ１，Ｇ２の入射角度は、第２入射角度範囲Ｒ２内の角度となるので、外光Ｇ１，Ｇ２は、拡散されることなく、接合層１６及び基材層１１を透過して光学形状層１２の単位光学形状１２１へ入射する。
そして、一部の外光Ｇ１は、第２斜面１２１ｂへ入射して、保護層１４によって吸収される。また、一部の外光Ｇ２は、第１斜面１２１ａで反射して、映像源側へ向かい、主としてスクリーン１０の下方側へ出射するので、観察者Ｏ１には直接届かず、また、届いた場合にもその光量は、映像光Ｌ１に比べて大幅に少ない。このとき、外光Ｇ２は、光制御層１５へ背面側から入射する角度によっては光制御層１５によって拡散される場合があるが、スクリーン１０の下方へ出射して観察者Ｏ１には届かないので、拡散による映像のコントラストへの影響は小さい。さらに、外光Ｇ２の一部は、図示しないが、光制御層１５と空気との界面で全反射してスクリーン１０内側下方へ進んで減衰し、観察者Ｏ１には届かない。
また、外光Ｇ１，Ｇ２の一部（不図示）は、スクリーン１０の表面で反射するが、スクリーン下方側へ向かい、観察者Ｏ１には届かない。
したがって、スクリーン１０は、映像源側上方から入射する外光Ｇ１，Ｇ２による映像のコントラストの低下を抑制できる。

なお、背面側上方からスクリーン１０へ入射する不図示の外光は、スクリーン１０の背面側に配置される不図示の支持板が光透過性を有しない場合には。スクリーン１０に入射しないので、映像のコントラスト低下の要因とはならない。仮に、スクリーン１０の背面側に接合される不図示の支持板が光透過性を有していた場合には、保護層１４が光吸収性を有しているので、背面側上方から入射する外光は吸収される。
したがって、スクリーン１０は、背面側上方から入射する外光による映像のコントラストの低下を大幅に抑制できる。
よって、本実施形態によれば、明室環境下であっても、映像のコントラストが高く、視野角も良好な映像を表示できるスクリーン１０及び映像表示装置１とすることができる。

光を拡散する作用を有する粒子等の拡散材を含有する従来の反射型のスクリーンでは、粒子等の拡散材によって不要な外光も拡散されるため、映像のコントラストが低下する。これに対して、本実施形態によれば、スクリーン１０は、粒子等の拡散材を含有しておらず、外光は、その多くが拡散されることなく吸収されたり、観察者Ｏ１の視認可能な範囲外へ出射したりするので、外光が拡散されることによる映像のコントラスト低下を大幅に抑制できる。
また、粒子等の拡散材を含有する従来の反射型のスクリーンでは、映像光は、反射層での反射前後の２回拡散されて観察者に届くので、十分な視野角を得られるが、映像の解像度が低下する。これに対して、本実施形態によれば、映像光は、反射層１３での反射前に拡散されるが、反射後は拡散されないので、解像度の高い映像を表示でき、かつ、映像の視野角も良好に確保できる。

さらに、前述の特許文献１のように、反射面（反射層の表面）に微細な凹凸を設けて映像光を拡散する形態の反射型のスクリーンでは、その微細な凹凸を付与することが困難であり、また、生産コストがかかるという問題があった。
これに対して、本実施形態によれば、光制御層１５が拡散作用を有するので、反射層１３の表面や単位光学形状１２１の各斜面に微細な凹凸を形成することなく、スクリーン１０を安価で安定して製造できる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の映像表示装置２を示す図である。図６では、映像表示装置２を側面側（＋Ｘ側）から見た様子を示している。
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、図２に示す第１実施形態のスクリーン１０の断面に相当するスクリーン２０の断面であり、スクリーン２０の画面中央（画面の幾何学的中心）となる点Ａ（図６参照）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。
第２実施形態のスクリーン２０は、透明性を有する反射型スクリーンであり、保護層２４が光透過性を有し、反射層２３が入射した光の一部を透過する点等が、第１実施形態のスクリーン１０とは異なる以外は、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実施形態の映像表示装置２は、スクリーン２０と、映像源ＬＳとを有している。
第２実施形態のスクリーン２０は、入射した光の一部を反射し、一部を透過する反射型のスクリーンである。スクリーン２０は、透明性を有しており、観察者Ｏ１は、スクリーン２０を通して向こう側の景色Ｋを観察可能である。
このスクリーン２０は、厚み方向に沿って映像源側から順に、光制御層１５、接合層１６、基材層１１、光学形状層１２、反射層２３、保護層２４、第２基材層２７を有している。
また、本実施形態では、スクリーン２０は、不図示の光透過性を有する接合層を介して不図示の光透過性を有する支持板に接合されている。この支持板は、例えば、ガラス製や樹脂製の透明板であり、映像表示装置２は、室内用のパーテーションに適用されている。

反射層２３は、単位光学形状１２１上、すなわち、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２３は、入射した光の一部を反射し、一部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。
反射層２３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２３の反射率及び透過率は、透過率が３０〜８０％程度、反射率が５〜６０％程度であることが望ましい。

この反射層２３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る。また、反射層２３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たり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により形成されてもよい。
また、反射層２３は、高い透明性を有し、光の吸収損失が小さく、高い反射率を実現できる誘電体多層膜等を蒸着する等により形成されてもよい。
本実施形態の反射層２３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２３のみでの反射率が約５％、透過率が約５０％である。
なお、本実施形態では、反射層２３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。

保護層２４は、反射層２３の背面側（−Ｚ側）に設けられた光透過性を有する層である。この保護層２４は、単位光学形状１２１間の谷部を埋めるように充填され、光学形状層１２の背面側の面を平坦化している。
このような保護層２４により、スクリーン２０の光透過性が向上し、かつ、反射層２３を保護することができる。また、保護層２４を設けることにより、スクリーン２０の背面側に不図示の支持板等が積層しやすくなる。

保護層２４の屈折率は、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、スクリーン２０の透明性を向上させる観点から望ましい。また、保護層２４は、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。
本実施形態の保護層２４は、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。

第２基材層２７は、光透過性を有するシート状の部材であり、保護層２４の背面側に一体に積層されている。この第２基材層２７は、基材層１１と同様に、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。
本実施形態では、第２基材層２７は、基材層１１と同様の材料により形成されている。

図８は、第２実施形態のスクリーン２０に入射する映像光及び外光の様子を示す図である。図８では、図７に示すスクリーン２０の断面と同様の断面の一部を拡大して示している。また、図８では、理解を容易にするために、各層間の屈折率差はないものとして示している。
スクリーン２０の下方に位置する映像源ＬＳから投射された大部分の映像光Ｌ２１については、前述の第１実施形態の映像光Ｌ１と同様である。また、映像光Ｌ２１のうち、一部の映像光Ｌ２２は、反射層２３を透過して背面側へ向かい、保護層２４を透過して背面側上方へ出射する。したがって、スクリーン２０の背面側の正面方向に位置する観察者Ｏ２には、映像光Ｌ２２は届かない。

次に、背面側（−Ｚ側）又は映像源側（＋Ｚ側）からスクリーン２０に入射する映像光以外の太陽光や照明光等の外光について説明する。
スクリーン２０への入射角度が小さい外光の大部分である外光Ｇ２１，Ｇ２２は、スクリーン２０へ入射して反射層２３を透過し、それぞれ背面側、映像源側へ出射する。スクリーン２０は、光を拡散する粒子等の拡散材を含有しておらず、外光Ｇ２１は、光制御層１５に対して、映像源側から第２入射角度範囲Ｒ２内の入射角度で入射し、外光Ｇ２２は、光制御層１５に対して背面側から第４入射角度範囲Ｒ４内の角度に相当する入射角度で入射する。したがって、外光Ｇ２１，Ｇ２２は、光制御層１５によって拡散されることなく、スクリーン２０を透過する。
よって、観察者Ｏ１，Ｏ２が、スクリーン２０を通してスクリーン２０の向こう側の景色を観察した場合に、スクリーン２０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、観察することができ、スクリーン２０は、高い透明性を発揮できる。

次に、スクリーン２０に映像源側上方から入射する外光Ｇ２３のうち、一部の外光（不図示）は、スクリーン２０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Ｇ２３は、映像源側から光制御層１５に対して第２入射角度範囲Ｒ２内の入射角度で入射するので、拡散されることなく光制御層１５を透過し、スクリーン２０内を背面側へ向かう。そして、外光Ｇ２３のうち、一部の外光Ｇ２４は、反射層２３で反射して、スクリーン２０の映像源側下方へ向かい、スクリーン２０の映像源側下方へ出射したり、スクリーン２０の映像源側の表面で全反射して再度スクリーン２０内部の下方へ向かい、減衰したりする。また、外光Ｇ２３のうち、一部の外光Ｇ２５は、反射層２３を透過して、スクリーン２０の背面側下方へ出射する。このような外光Ｇ２５は、観察者Ｏ２には届かない。

次に、スクリーン２０に背面側上方から入射する外光Ｇ２６のうち、一部の外光（不図示）は、スクリーン２０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Ｇ２６のうち、一部の外光Ｇ２７は、スクリーン２０に入射し、反射層２３で反射され、背面側上方へ出射するので、観察者Ｏ２には届かない。また、外光Ｇ２６のうち、一部の外光Ｇ２８は、反射層２３を透過して、映像源側下方へ出射する。この外光Ｇ２８は、光制御層１５へ背面側から入射する角度によっては光制御層１５によって拡散される場合があるが、スクリーン２０の下方へ出射して観察者Ｏ１には届かないので、拡散による映像のコントラストへの影響は小さい。
したがって、スクリーン２０は、映像源側上方や背面側上方から入射する外光による映像のコントラストの低下を抑制できる。

以上のことから、本実施形態によれば、良好な視野角を有する映像を表示できる。また、本実施形態によれば、不要な外光を拡散しないので、得コントラストの高い映像を表示できる。また、本実施形態によれば、解像度の高い映像を表示できる。さらに、本実施形態によれば、スクリーン２０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，Ｏ２に良好に視認され、スクリーン２０は、高い透明性を実現できる。

（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、スクリーン１０，２０の映像源側及び背面側の表面に、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の映像源側及び背面側の面に、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の使用環境や使用目的等に応じて、スクリーン１０，２０の映像源側及び背面側の表面に、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、光制御層１５よりも映像源側にタッチパネル層等を設けてもよい。
特に、第２実施形態のスクリーン２０において、映像源側の表面に反射防止層を設けた場合には、反射層２３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、ハードコート層等の各種機能を有する層は、スクリーン１０，２０の映像源側又は背面側の片面のみに設けられる形態としてもよい。

（２）各実施形態において、光制御層１５は、画面上下方向及び厚み方向に平行な断面において、画面上下方向における入射角度によって、選択的に入射光を拡散する例を挙げて説明したが、これに限らず、光制御層１５は、単位光学形状１２１の配列方向及び厚み方向に平行な断面において、単位光学形状１２１の配列方向における入射角度によって、選択的に入射光を拡散する形態としてもよい。各実施形態のように、単位光学形状１２１が、点Ｃを中心として同心円状に配列される場合、光制御層１５の光学性能も、同心円状に分布する特性となる。このような形態とすることにより、さらに効果的に光を拡散することができ、スクリーンの画面上側の左右両端等、視野角が低下しやすい箇所について、十分な視野角を確保できる。

また、各実施形態において、光制御層１５は、画面上下方向及び厚み方向に平行な断面において、入射光を拡散して透過する特定の角度範囲が一定である例を示したが、これに限らず、画面上下方向に沿って特定角度範囲が、連続的に又は段階的に変化する形態としてもよい。このような形態とすることにより、スクリーンの画面上下方向において変化する映像光の入射角度に対応して、より効果的に光を拡散することができ、良好な映像を表示できる。

（３）各実施形態において、光制御層１５は、背面側から入射する光については、拡散せずに透過する形態としてもよい。すなわち、光制御層１５は、第３入射角度範囲Ｒ３を有しない形態としてもよい。

（４）第１実施形態において、スクリーン１０は、保護層１４を備える形態を示したが、これに限らず、不図示の接合層を単位光学形状１２１の間の谷部に充填し、不図示の支持板に接合する形態としてもよい。この場合、接合層は、光吸収性を有していることが好ましい。なお、第２実施形態においても同様に、スクリーン２０は、保護層２４を備えず、不図示の光透過性を有する接合層を単位光学形状１２１の間の谷部に充填し、不図示の支持板に接合する形態としてもよい。
また、第１実施形態において、スクリーン１０は、銀色系顔料等による反射層１３を単位光学形状１２１の間の谷部を埋めるように設けてもよい。

また、第１実施形態において、保護層１４の背面側に、シート状の樹脂製の層である不図示の第２基材層を設けてもよい。この第２基材層は、光吸収性を有していることが好ましいが、保護層１４が光吸収性を有しているならば、光透過性を有していてもよい。また、この第２基材層は、ハードコート機能や紫外線吸収機能、防汚機能、帯電防止機能等、適宜必要な機能を１つ以上有していてもよい。
また、第２実施形態において、第２基材層２７は、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１つ以上有していてもよい。さらに、第２実施形態において、第２基材層２７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、光制御層１５を光学形状層１２のベース（基材）として用いて、基材層１１等を備えない形態としてもよい。

（５）各実施形態において、スクリーン１０，２０は、背面側に位置する不図示の支持板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、映像源側に光透過性を有する支持板を配置し、光透過性を有する接合層により一体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の背面側が露出する形態とする場合、保護層１４，２４よりも背面側に、シート状の樹脂層を設けたり、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。

（６）各実施形態において、スクリーン１０，２０は、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、不図示の光透過性を有する接合層等を介して光学形状層１２等がガラス板等に接合される形態としてもよい。
さらに、スクリーン１０，２０は、その映像源側及び背面側に、不図示の光透過性を有する接合層等を介してガラス板の透明性を有する板状の部材に接合される形態としてもよい。

（７）各実施形態において、映像源ＬＳは、スクリーン１０，２０の下方に位置する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、スクリーン１０，２０の上方に位置してもよい。この場合、スクリーン１０，２０は、その上下方向（Ｙ方向）を反転させた形態となる。

（８）各実施形態において、単位光学形状１２１の第１斜面１２１ａ及び第２斜面１２１ｂは、平面により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、曲面と平面とが組み合わされた形態としてもよいし、折れ面状としてもよい。
また、各実施形態において、単位光学形状１２１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。

（９）第２実施形態において、映像表示装置２は、室内用のパーテーションに適用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。

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。

１，２ 映像表示装置
１０，２０ スクリーン
１１ 基材層
１２ 光学形状層
１２１ 単位光学形状
１３，２３ 反射層
１４，２４ 保護層
１５ 光制御層
１６ 接合層
２７ 第２基材層
ＬＳ 映像源

Claims (5)

1. 映像源から投射された映像光の少なくとも一部を反射して映像を表示する反射型スクリーンであって、
   映像光が入射する第１の面とこれに対向する第２の面とを有し、背面側に凸となる単位光学形状が複数配列された光学形状層と、
   前記単位光学形状の少なくとも前記第１の面の一部に形成され、入射した光の少なくとも一部を反射する機能を有する反射層と、
   該反射型スクリーンの厚み方向において前記反射層よりも映像源側に位置し、特定の角度範囲から入射した光を拡散して透過し、前記特定の角度範囲の範囲外から入射した光を拡散せずに透過する光制御層と、
   を備える反射型スクリーン。
2. 請求項１に記載の反射型スクリーンにおいて、
   前記特定の角度範囲は、前記映像光の主たる入射角度範囲を含むこと、
   を特徴とする反射型スクリーン。
3. 請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーンにおいて、
   前記反射層は、入射する光の少なくとも一部を透過し、
   前記反射層の背面側に、光透過性を有し、前記単位光学形状による凹凸を充填して平坦化する層が積層されていること、
   を特徴とする反射型スクリーン。
4. 請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーンにおいて、
   前記反射層よりも背面側に、光吸収性を有する層を備えていること、
   を特徴とする反射型スクリーン。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の反射型スクリーンと、
   前記反射型スクリーンへ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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