JP5929202B2 - 透過型スクリーン、背面投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、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に関するものである。

従来、映像光をスクリーンの背面側から投射して表示する背面投射型表示装置では、投射された映像光を透過して表示するための透過型スクリーンが広く用いられている。このような透過型スクリーンは、所望する光学特性に合わせて、様々な構成を有するものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
また、近年、透過型スクリーンを備える背面投射型表示装置に関して、その用途によっては、背面投射型表示装置の外形と透過型スクリーンの表面形状との一体感が要求される等、その意匠性が高く要求される場合がある。このような場合には、意匠面におけるシステム全体との調和も必要であり、当然ながら、表示装置としての映像の良好さも要求される。

特開平９−１６０１３２号公報 特開２００８−２８１９１０号公報

ここで、例えば、自動車内部に配置される背面投射型表示装置では、限られた設置スペースでの良好な映像表示等が求められる。そのため、透過型スクリーンへの映像光の入射角度範囲が広く、背面投射型表示装置として設計する際に入射角度の自由度をより有する透過型スクリーンであることが望ましい。
また、前述の意匠性に加えて、透過型スクリーン自体の高級感が求められる場合がある。
しかし、特許文献１，２には、高級感や意匠性の向上や、良好な映像を表示可能な映像光の入射角度範囲の拡張等について、一切開示されていない。

本発明の課題は、良好な映像を表示可能な映像光の入射角度範囲が広く、かつ、外観性や意匠性が高く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。

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、一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、最も入光側に設けられ、拡散材を含有し、光を等方的に拡散する作用を有する光拡散層（１１）と、前記光拡散層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部（１３２）と光を吸収する光吸収部（１３３）とを備え、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光透過部及び前記光吸収部がスクリーン面に沿って交互に配置され、前記断面における前記光吸収部の断面形状が略楔形形状である光制御層（１３）と、前記光制御層よりも出光側に設けられ、光透過性を有し、この透過型スクリーンを構成する他の層よりも厚さが厚く、拡散作用を有しない基板層（１４）と、を備えること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）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、前記光透過部（１３２）及び前記光吸収部（１３３）は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されていること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）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、前記光吸収部（１３３）の前記断面における断面形状は、出光側の寸法が入光側の寸法よりも大きいこと、を特徴とする透過型スクリーン（１０）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、曲面をなすような湾曲形状を有すること、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、最も出光側に設けられ、ハードコート機能、紫外線吸収機能、反射防止機能、防汚機能、帯電防止機能の少なくとも１つの機能を有する表面層（１５）を備えること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）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（１０）と、前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部（８０）と、を備える背面投射型表示装置（１）である。

本発明によれば、良好な映像を表示可能な映像光の入射角度範囲が広く、かつ、外観性や意匠性が高く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できるという効果を奏することができる。

実施形態の背面投射型表示装置１を説明する図である。 実施形態の透過型スクリーン１０の斜視図である。 実施形態の透過型スクリーン１０の層構成を説明する図である。 実施形態の光制御層１３を説明する図である。 測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄの層構成を説明する図である。 光制御層１３における光の様子を説明する図である。 測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄの画面上下方向の視野角特性を示すグラフである。

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。
また、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、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に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。

（実施形態）
図１は、本実施形態の背面投射型表示装置１を説明する図である。図１では、背面投射型表示装置１の奥行き方向に平行かつ鉛直方向に平行な断面を示している。
背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０と、光源部８０と、筐体９０とを備えている。この背面投射型表示装置１は、光源部８０から、透過型スクリーン１０の背面側へ映像光を投射して透過型スクリーン１０の画面上に映像を表示する。
本実施形態の背面投射型表示装置１は、太陽光や照明光等といった外光の影響が大きい環境で使用されるものであり、例えば、自動車の内部や船舶の内部（例えば、運転席や機関室等）に配置される車載用や船舶用の背面投射型表示装置である。なお、これに限らず、室内等、通常、背面投射型表示装置の使用が想定される環境において使用することも可能である。

透過型スクリーン１０は、図１に示すように、観察者Ｏ側（映像光の出光側）に凸となる湾曲形状を有している。この透過型スクリーン１０の詳細に関しては、後述する。
光源部８０は、透過型スクリーン１０に対してその背面側から映像光を投射する映像源である。本実施形態では、この光源部８０は、照射領域が次第に広がっていく発散光束（拡大投影された光束）として、透過型スクリーン１０の背面側の面（入光面）の全域に映像光を投射する。このような光源部８０としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザを利用したピコプロジェクタ等の小型の光源を用いることができる。
本実施形態の光源部８０は、図１に示すように、透過型スクリーン１０の背面側に配置され、ミラー等を介さずに直接投射するように構成されているが、これに限らず、例えば、光源部８０から投射された光をミラーで一度又は複数回反射して透過型スクリーン１０に投射する形態としてもよい。
筐体９０は、透過型スクリーン１０を支持し、かつ、その内部に光源部８０を配置可能な部材である。

図２は、本実施形態の透過型スクリーン１０の斜視図である。図２では、理解を容易にするために、透過型スクリーン１０のみを簡略化して示している。
図２に示すように、透過型スクリーン１０は、その全体を見た場合、スクリーン面が三次元曲面をなすような湾曲形状を有している。
ここで、本明細書において、「二次元曲面」とは、単一の軸を中心として二次元的に湾曲しているもの、或いは、互いに平行な複数の軸を中心として異なる曲率で二次元的に湾曲しているものを意味する。また、「三次元曲面」とは、互いに対して角度をなす複数の軸をそれぞれ中心として、部分的に又は全体的に湾曲しているもの意味するものとする。

本実施形態の透過型スクリーン１０は、図２に示すように、略矩形の板状の部材であり、正面方向から見た場合の対角線の一方と平行で透過型スクリーン１０の背面側（入光側）に位置する第１の軸Ａ１を中心とした方向Ｂ１に観察者側（出光側）に凸となるように湾曲し、かつ、他方の対角線と平行で透過型スクリーン１０の背面側に位置する第２の軸Ａ２を中心とした方向Ｂ２に観察者側に凸となるように湾曲している。
そして、透過型スクリーン１０の観察面（出光面）において、その表示領域の幾何学的中心となる点Ｃ（透過型スクリーン１０の平面形状をなす矩形状の一対の対角線が交わる点）が最も観察者側に突出する形態となっている。

透過型スクリーン１０は、観察者側の面（出光面）の最も観察者側に凸となっている点Ｃにおける法線方向Ｎに直交する平面（即ち、最も観察者側に凸となった点Ｃでの接面）が、鉛直方向（画面上下方向）に平行となっている。
このような透過型スクリーン１０において、湾曲形状の曲率半径は、２０００ｍｍ以下であることが好ましく、２５０ｍｍ以上であり１５００ｍｍ以下であることがより好ましい。

なお、本実施形態では、透過型スクリーン１０は、観察者側（出光側）に凸となる湾曲形状を有する例を示したが、これに限らず、例えば、光源側（入光側）に凸（即ち、観察者側へ凹）となるような湾曲形状を有していてもよい。また、観察者側に凸となる部分と光源側に凸となる部分とを組み合わせた形状としてもよい。
また、湾曲形状の軸となる第１の軸Ａ１，第２の軸Ａ２は、透過型スクリーン１０を正面方向から見た場合の観察画面の矩形形状の対角線にそれぞれ平行である例を示したが、これに限らず、透過型スクリーン１０を正面方向から見た場合に、観察画面の幾何学的中心となる点Ｃを通り画面上下方向に平行な方向と、画面左右方向に平行な方向とをそれぞれ第１の軸、第２の軸としてもよい。
さらに、透過型スクリーン１０は、湾曲形状を有していない平板状としてもよい。

図３は、本実施形態の透過型スクリーン１０の層構成を説明する図である。
図３では、透過型スクリーン１０の画面上下方向及び厚み方向に平行な断面の一部を拡大して示している。また、図３では、理解を容易にするために、透過型スクリーン１０を平板状として示している。
この透過型スクリーン１０は、図３に示すように、その厚み方向において、入光側（光源側）から順に、光拡散層１１、着色層１２、光制御層１３、基板層１４、表面層１５等を備えており、これらが接合層１６ａ，１６ｂ等により適宜一体に積層された形状となっている。
以下、本実施形態の透過型スクリーン１０を構成する各層について説明する。

光拡散層１１は、光を拡散する作用を有するシート状の部材である。この光拡散層１１は、透過型スクリーン１０の最も入光側（光源側）に配置されている。本実施形態の光拡散層１１は、光を等方的に拡散する作用を有している。
光拡散層１１は、粒子状等の光拡散材を含有する光透過性を有する樹脂を押し出し成形する等により形成される。
光拡散層１１の母材となる光透過性を有する樹脂は、例えば、ＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン）樹脂、アクリル樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等を用いることができる。
また、光拡散材としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーであり、特に、透明度の高いものが好ましい。このようなプラスチックビーズとしては、メラミン樹脂製、アクリル樹脂製、ＡＳ（アクリル・スチレン）樹脂製、ＰＣ樹脂製等のものを適用可能である。また、シリコン系ビーズも光拡散材として使用可能である。さらに、所望する拡散性能等に合わせて、これらの光拡散材を適宜選択し、所定の割合で組み合わせる等して使用可能である。

光拡散層１１の厚さは、０．０５〜２．０ｍｍの範囲内が好ましく、０．１〜１．５ｍｍの範囲内とすることがより好ましい。ここで、光拡散層１１の厚みが、０．０５ｍｍ未満となると、光拡散効果が不十分となる可能性があり、また、２．０ｍｍを超えると、透過型スクリーン１０に表示される映像がぼやけ、解像度が低下する可能性がある。従って、光拡散層１１の厚さは、上記の範囲内が好ましい。

着色層１２は、所定の色及び濃度で着色されたシート状の部材である。この着色層１２は、観察者側から透過型スクリーン１０に入射する外光を吸収する機能や、透過型スクリーン１０内で発生した迷光等を吸収する機能や、光源部８０の非点灯時の観察画面の黒味を向上させて観察画面の外観の品位を向上させる機能を有する。
本実施形態の着色層１２は、光拡散層１１の観察者側（出光側）に設けられている。
着色層１２は、光吸収材や着色剤を含有した透明樹脂により形成されている。
着色層１２の母材となる透明樹脂は、ＭＢＳ樹脂や、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等を用いることができる。また、光吸収材は、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等が用いられ、着色剤としては、グレー系や黒色系等の暗色系の染料や顔料等を用いることができる。
着色層１２は、その厚さが、１０〜２００μｍの範囲内が好ましく、３０〜１５０μｍの範囲内とすることが、外光等を吸収する作用と映像光の透過率の維持の観点から好ましい。

本実施形態の着色層１２と光拡散層１１とは、着色剤等を含有するＭＢＳ樹脂と、光拡散材を含有するＭＢＳ樹脂とを共押し出し成形することにより一体に形成されており、着色層１２と光拡散層１１との間には、接合層等を有していない。しかし、これに限らず、着色層１２及び光拡散層１１を別々に成形して、不図示の接合層等を介して一体に積層される形態としてもよい。

光制御層１３は、光線の出射方向を制御する作用を有する層である。この光制御層１３は、基材部１３１と、光学形状部１３４とを備えている。本実施形態の光制御層１３は、図３に示すように、接合層１６ａを介して、着色層１２の観察者側（出光側）に一体に積層されている。

図４は、本実施形態の光制御層１３を説明する図である。図４（ａ）は、光制御層１３の断面の一部（透過型スクリーン１０の画面上下方向に平行であって厚み方向に平行な断面の一部）を拡大して示している。図４（ｂ）は、光制御層１３を観察者側の正面方向から見た一部を拡大して示している。なお、図４では、理解を容易にするために、光制御層１３は、略平板状である例を示している。
基材部１３１は、光透過性を有し、この光制御層１３のベース（基材）となるシート状の部材である。
この基材部１３１の厚みは、７５〜２００μｍの範囲内で選択可能である。基材部１３１を形成する材料としては、ＰＣ樹脂や、ＰＥＴ樹脂、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ（メタクリレート・スチレン）樹脂等を用いることができる。

光学形状部１３４は、基材部１３１の出光側（観察者側）の面に一体に形成され、複数の光透過部１３２及び光吸収部１３３を有している。
光透過部１３２は、図４（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在し、基材部１３１の観察者側の面に沿って画面上下方向に複数配列された単位光学形状である。光透過部１３２は、その配列方向に平行であって透過型スクリーン１０の厚み方向に平行な断面形状は、図４（ａ）に示すように、出光側（観察者側）を上底とし、入光側（光源側）を下底とする略台形形状である。本実施形態の光透過部１３２の断面形状は、略等脚台形であり、図４（ａ）に示すように、画面上下方向（配列方向）において略対称な形状である。

本実施形態の光透過部１３２は、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により基材部１３１の観察者側の面に一体に形成されているが、これに限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
また、光透過部１３２は、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いて熱溶融押出成形により形成されてもよく、この場合、十分な厚みを有するならば、前述の基材部１３１を設けない形態としてもよい。

光吸収部１３３は、図４（ａ）に示すように、隣り合う光透過部１３２の間の谷部に形成され、光を吸収する作用を有する部分である。
この光吸収部１３３は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在し、光制御層１３の出光側の面に沿って光透過部１３２と画面上下方向に交互に配置される形態となっている。また、光吸収部１３３は、光透過部１３２間の谷状の部分に充填されており、光透過部１３２の出光側の面と光吸収部１３３の出光側の面とで光制御層１３の出光側の面が形成されている。
光吸収部１３３は、その配列方向に平行であって透過型スクリーン１０の厚み方向に平行な断面における断面形状が楔形形状である。ここでいう楔形形状とは、一方の端部の幅が広く、他方に向けて次第に幅が狭くなる形状をいい、三角形形状や台形形状等を含む。光吸収部１３３は、図４（ａ）に示すように、その断面形状が、観察者側（出光側）を下底、光源側（入光側）を上底とする略台形形状としてもよいし、光源側を頂点とする略三角形形状としてもよい。

光吸収部１３３は、黒色ビーズ等を光吸収材として含有した光透過性を有する樹脂を、光透過部１３２間の谷部にワイピング（スキージング）して充填し、硬化させる等して形成されている。
光吸収部１３３に用いられる光透過性を有する樹脂は、光透過部１３２を形成する樹脂よりも屈折率が小さいものが好ましい。光吸収部１３３に用いられる光透過性を有する樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が好適に使用される。
なお、光吸収部１３３の屈折率は、光透過部１３２の屈折率よりも小さいことが、映像光の光線制御の観点から好ましいが、光透過部１３２の屈折率と同じものとしてもよいし、光透過部１３２の屈折率よりも大きくしてもよい。

光吸収部１３３に用いられる光吸収材は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材であり、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等である。顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂や、ＰＣ樹脂、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等により形成されたものを用いることができる。

この光制御層１３は、光吸収部１３３により、観察者側から入射した外光Ｇ１を吸収することができ、映像のコントラストを向上させることができる。また、光吸収部１３３は、スクリーン内で発生した迷光等も吸収できる。
さらに、光透過部１３２と光吸収部１３３との界面に臨界角以上の角度で入射する映像光Ｌ１は、その界面で全反射して出光側へ向かうので、映像光を効率よくその出光側の視野角範囲内へ向けることができ、輝度の高い明るい映像を表示できる。

図４（ａ）に示すように、この光透過部１３２（光吸収部１３３）の配列ピッチがＰであり、光学形状部１３４の厚み（光透過部１３２の厚み）がＤであり、配列方向における光透過部１３２の上底の寸法がＷ１であり、配列方向における光吸収部１３３の下底の寸法がＷ２であり、上底の寸法がＷ３である。また、透過型スクリーン１０の厚み方向における光吸収部１３３の寸法がＨであり、光透過部１３２と光吸収部１３３との界面が、透過型スクリーン１０の厚み方向となす角度がθである。

図３に戻って、基板層１４は、光透過性を有するシート状の部材である。この基板層１４は、図３に示すように、透過型スクリーン１０の厚み方向において、光制御層１３の出光側に接合層１６ｂを介して一体に積層されている。この基板層１４は、他の層に比べて厚さが厚い。
基板層１４は、透過型スクリーン１０の剛性を高める機能に加え、その表面の平滑性が高く、透過型スクリーン１０を観察者側から観察した場合の外観、特に、光沢感や透明感を向上させ、高級感を高める作用を有している。そのため、透過型スクリーン１０の厚み方向において、できるだけ出光側（観察者側）に設けられることが好ましい。
基板層１４は、ＰＣ樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＳ樹脂等により形成された板状の部材を用いることができる。また、基板層１４の厚さは、約１．５〜５．０ｍｍの範囲内が好ましい。
本実施形態の基板層１４は、例えば、アクリル樹脂製の厚さ４ｍｍのシート状の部材である。

表面層１５は、透過型スクリーン１０の最も出光側（観察者側）に配置される層である。本実施形態では、表面層１５は、基板層１４の出光側に一体に形成されている。
この表面層１５は、光透過性を有し、透過型スクリーン１０の表面の平滑性を高めて、光沢感を向上させる機能に加え、ハードコート機能や、反射防止機能、帯電防止機能、紫外線吸収機能、防汚機能等の少なくとも１つの機能を有する層である。
表面層１５は、アクリル系の紫外線硬化型樹脂、又は、アクリル系の熱硬化型樹脂を、基板層１４の出光側の面側に塗布し、硬化させることにより形成される。
本実施形態の表面層１５は、透過型スクリーン１０の表面への光沢感を向上させる機能に加え、ハードコート機能を有しており、ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−４（１９９４）で規定される鉛筆硬度試験で「ＨＢ」以上の硬度を有している。

接合層１６ａ，１６ｂは、透過型スクリーン１０を構成する各層を一体に接合する層である、本実施形態の接合層１６ａ，１６ｂは、着色層１２と光制御層１３との間、光制御層１３と基板層１４との間に設けられ、これらの層を一体に接合している。
この接合層１６ａ，１６ｂは、紫外線硬化型のアクリル系樹脂や、圧力により粘着性が顕在化する感圧粘着型のアクリル系樹脂等を用いることができる。また、接合層１６ａ，１６ｂの厚さは、透過型スクリーン１０の大きさや使用環境、接合する各層の樹脂の特性、接合層として使用する樹脂の特性等に合わせて、１０〜１００μｍの範囲内で適宜選択できる。

本実施形態の透過型スクリーン１０の製造方法は、例えば、以下のような製造方法で作製できる。
まず、基材部１３１の片面に光学形状部１３４を形成し、光制御層１３を形成する。また、光拡散層１１及び着色層１２を共押し出し成形する。
そして、基板層１４と光制御層１３とを接合層１６ｂを介して接合し、次に、この積層体と共押し出し成形された光拡散層１１及び着色層１２とを、接合層１６ａを介して接合する。
次に、基板層１４から光拡散層１１までが一体に積層された積層体を、所定の温度に加熱して真空成型により所定の曲面形状を有した型に押圧して湾曲させ、冷却して湾曲形状を付与する。次に、湾曲形成を有する積層体の基板層１４側の表面に表面層１５を形成し、透過型スクリーン１０が形成される。
なお、表面層１５は、曲面形状の形成前に、基板層１４上に形成してもよい。
なお、上記の製造方法は一例であり、上記の製造方法に限定されるものではない。

上述のような本実施形態の透過型スクリーンでは光拡散層１１が最も入光側に位置するので、光源部８０から投射された映像光は、光拡散層１１による拡散作用を受けながら多くの光が出光側へ進む。従って、フレネルレンズシート等を備えない形態であっても、映像光を効率よく出光側へ進ませることができる。従って、透過型スクリーン１０の生産工程の短縮化や生産コストの低減等を図ることができる。
また、本実施形態の透過型スクリーン１０では、光源部８０から投射された映像光は、レンズ形状等による偏向作用ではなく、最も入光側に位置する光拡散層１１によって拡散されて出光側へ向かうので、光制御層１３が光拡散層１１よりも入光側に位置する形態の透過型スクリーンに比べて、良好な映像を表示可能な映像光の透過型スクリーン１０への入射角度範囲を広げることができる。
さらに、本実施形態の透過型スクリーン１０では、基板層１４が出光側に位置しているので、透過型スクリーン１０の外観の光沢感が増し、その高級感を向上させ、高品位な透過型スクリーン１０とすることができる。

ここで、本実施形態の透過型スクリーン１０の実施例や比較例に相当する測定例１〜４までの透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄを作成し、その外観や光学特性等を評価した。
図５は、測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄの層構成を説明する図である。図５においては、図３と同様の断面における一部を拡大して示しており、図５（ａ）は、測定例１の透過型スクリーン１０Ａ、図５（ｂ）は、測定例２の透過型スクリーン１０Ｂ、図５（ｃ）は、測定例３の透過型スクリーン１０Ｃ、図５（ｄ）は、測定例４の透過型スクリーン１０Ｄを示している。なお、図５では、理解を容易にするために、接合層は省略して示している。
測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄは、いずれも、同じ光拡散層１１、着色層１２、光制御層１３、基板層１４、表面層１５を備えているが、スクリーン内の各層の厚み方向における位置が異なっている。また、この測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄは、湾曲形状を有しておらず、平板状である。

測定例４の透過型スクリーン１０Ｄは、本実施形態の透過型スクリーン１０の実施例に相当し、測定例１〜３の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｃは、比較例に相当する。
測定例１の透過型スクリーン１０Ａは、基板層１４が最も入光側に位置し、その出光側に光制御層１３が位置し、さらに出光側に着色層１２及び光拡散層１１が位置している。
測定例２の透過型スクリーン１０Ｂは、基板層１４が最も入光側に位置し、その出光側に着色層１２及び光拡散層１１が位置し、さらに出光側に光制御層１３が位置している。
測定例３の透過型スクリーン１０Ｂは、光制御層１３が最も入光側に位置し、その出光側に着色層１２及び光拡散層１１が位置し、さらに出光側に基板層１４が位置している。

各測定例の透過型スクリーンにおける各層の詳細は、以下の通りである。
基板層１４は、アクリル樹脂製の厚さ４ｍｍのシート状の部材である。
光拡散層１１は、アクリル系ビーズ（屈折率１．５５０、平均粒径約８μｍ）とシリコン系ビーズ（屈折率１．４２０、平均粒径約２μｍ）を拡散材として含有するＭＢＳ樹脂（屈折率１．５５０）製の厚さ０．１４ｍｍのシート状の部材である。なお、光拡散層１１における各成分の割合は、ＭＢＳ樹脂５０ｗ％、アクリル系ビーズ４０ｗ％、シリコン系ビーズ１０ｗ％である。
着色層１２は、ＭＢＳ樹脂（屈折率１．５５０）に、光吸収材として、カーボンブラックを含有する厚さ０．７ｍｍのシート状の部材である。着色層１２の各成分の割合は、ＭＢＳ樹脂７５ｗ％、カーボンブラック２５ｗ％である。

光制御層１３は、その総厚が０．３ｍｍである。基材部１３１は、厚さ１５０μｍのＰＣ樹脂製のシート状の部材であり、その出光面側に、紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート、屈折率１．５５０）により光透過部１３２が形成されている。光透過部１３２は、ピッチＰ＝６０μｍであり、光吸収部１３３の入光側の幅Ｗ３＝６μｍ、角度θ＝４．５°である。
表面層１５は、アクリルウレタン系熱硬化性樹脂を塗布して硬化させた層であり、厚さ３０μｍである。

（光沢感の評価）
これらの測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄをそれぞれ備える測定例１〜４の背面投射型表示装置を作成し、まず、測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄの外観を目視により評価した。
評価者は、各測定例の透過型スクリーンの画面中央となる点の正面方向０．４５ｍの位置から各測定例の透過型スクリーンを目視で観察し、その表面の光沢感を評価した。光沢感や透明感が高いものを良（○）とし、光沢感等を劣るものを不可（×）とした。光沢感は、その評価が高いほど、透過型スクリーンとしての高級感や品位が向上する。

（コントラスト評価）
明室環境下（各透過型スクリーンの出光側のスクリーン画面中央にて、照明光等の外光による明るさが７５０ｌｘ）において、測定例１〜４の背面投射型表示装置の各透過型スクリーン上に、白色表示及び黒色表示し、それぞれの輝度を各測定例の透過型スクリーンのスクリーン画面中央の出光側正面方向に１ｍの位置から輝度計（コニカミノルタセンシング株式会社製 ＬＳ−１１０）にて測定し、輝度比（白輝度／黒輝度）を算出した。そして、輝度比の値が３０以上となる場合をコントラストが良好（○）であるとし、１５以上３０未満のものを使用可能（△）であるとし、１５未満のものを不可（×）として評価した。

（映像光の入射角度に関する評価）
各透過型スクリーンに対して、光を投射する角度を画面上下方向及び画面左右方向において変化させ、スクリーン画面に表示される映像を評価した。
明室環境下（各透過型スクリーンの出光側のスクリーン画面中央にて、照明光等の外光による明るさが７５０ｌｘ）において、測定例１〜４の背面投射型表示装置の各透過型スクリーンの入光側（背面側）の画面中央から画面の法線方向入光側に０．４５ｍの位置を基準位置として光源部８０を配置し、その位置から入光側画面中央へ画面上下方向において入射角度０°となるように光源部８０から白色光を照射したときの正面輝度Ｋ０、及び、画面上下方向において、基準位置に対して画面上下方向に対して６０°をなす位置から、スクリーンの入光側の画面中央へ入射角度６０°となるように光源部８０から同様の白色光を照射したときの正面輝度Ｋ１を、各測定例の透過型スクリーンのスクリーン画面中央の出光側正面方向に１ｍの位置から輝度計（コニカミノルタセンシング株式会社製 ＬＳ−１１０）にて測定した。
そして、画面上下方向において、輝度比Ｋ１／Ｋ０＞１／２となるものを良好（○）とし、輝度比Ｋ１／Ｋ０≦１／２となるものを不可（×）として評価した。
なお、同様に、画面左右方向における入射角度０°及び入射角度６０での正面輝度を評価したが、測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄにおいて、有意差はなかったため、表１においては、画面上下方向における評価結果を示している。

表１は、測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄの評価結果を示す表である。
表１における総合評価は、良好なものから順に、優（◎）、良（○）、可（条件によっては使用可）（△）、不可（×）となっている。
測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄにおいて、コントラストはいずれも良好であった。これは、光制御層１３の光吸収部１３３による外光吸収効果や、着色層１２による黒味向上効果等によるものである。

次に、表１に示すように、光制御層１３が、光拡散層１１よりも入光側に位置する測定例１，３の透過型スクリーン１０Ａ，１０Ｃに比べて、光拡散層１１が、光制御層よりも入光側に位置する測定例２，４の透過型スクリーン１０Ｂ，１０Ｄでは、良好な映像を表示できる光の入射角度の範囲が広く、光の入射角度の自由度が高かった。これは、映像光が、光拡散層１１によって拡散されることによるものである。
図６は、光制御層１３における光の様子を説明する図である。図６（ａ）は、光拡散層１１が光制御層１３よりも入光側に位置する場合（測定例２，４に相当）を示し、図６（ｂ）は、光拡散層１１が光制御層１３の入光側に位置しない場合（測定例１，３に相当）を示している。
光拡散層１１が光制御層１３よりも出光側に位置する場合等には、映像光が拡散されず、その多くが、画面上下方向において、スクリーンへの入射時の屈折角の方向を有したまま光学形状部１３４に入射する。そのため、図６（ｂ）に示すように、斜め方向から映像光が投射された場合には、その角度によっては、映像光の多くが、光吸収部１３３に過度に吸収されて映像が暗くなる。

これに対して、光拡散層１１を入光側に配置した場合には、映像光が拡散されて光学形状部１３４への入射角度が変化し、図６（ａ）に示すように、光吸収部１３３に吸収されることなく、出光側の視野角範囲内へ出射する光が増え、明るい映像を表示できる。
以上のことから、本実施形態の透過型スクリーン１０のように、光拡散層１１が光制御層１３よりも入光側に位置し、特に、透過型スクリーン１０の厚み方向において最も入光側に配置する形態とすることにより、フレネルレンズシートを入光側に配置せずとも、出光側へ映像光を進ませることができる。従って、良好な映像を表示可能な映像光の透過型スクリーン１０への入射角度範囲が広くなり、背面投射型表示装置としての設計の自由度を高めることができる。

次に、厚み方向において、基板層１４が入光側に位置する測定例１，２の透過型スクリーン１０Ａ，１０Ｂに比べて、基板層１４が厚み方向においてより出光側（表面層１５の入光側）に配置される測定例３，４の透過型スクリーン１０Ｃ，１０Ｄは、透過型スクリーンの表面の光沢感が増した。
これは、基板層１４を、厚み方向においてより出光側に配置することによる効果である。
従って、本実施形態の透過型スクリーン１０のように、基板層１４を厚み方向において光拡散層１１や光制御層１３よりも出光側であって、表面層の入光側に配置することによって、透過型スクリーン１０表面の光沢感を高め、透過型スクリーン１０及び背面投射型表示装置１としての外観の高級感を高めることができる。

上述のように、本実施形態の透過型スクリーン１０の実施例に相当する測定例４の透過型スクリーン１０Ｄでは、コントラストが高く良好な映像を表示することができ、良好な映像を表示できるスクリーンへの映像光の入射角度範囲が広く、映像光の透過型スクリーンへの入射角度の自由度が高かった。また、測定例４の透過型スクリーン１０Ｄは、その表面の光沢感が高く、外観の高級感が得られた。
従って、本実施形態によれば、フレネルレンズシートを設けなくとも良好な映像を表示でき、生産コストを抑制でき、かつ、意匠性や高級感等を有す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できる。
また、本実施形態によれば、透過型スクリーンに対する映像光の入射角度の自由度が高まり、背面投射型表示装置としての設計の自由度を高めることができる。

また、測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄの画面上下方向における視野角特性として、自動変角光度計（ＧＰ５００ 株式会社村上色彩研究所製）によって画面上下方向における各角度のゲインを測定し、ピークゲインに対する１／１０角γＶを算出した。
ここで、ゲインは、測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄの観察者側表面の画面中央となる点における照度と、測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄから出射する光の輝度を、画面上下方向においてスクリーンの画面中央正面方向（スクリーン面の法線方向）となす角度ごとに測定し、以下に示す（式１）より求められる値に相当する。なお、以下の（式１）において、ゲインをＧ、円周率をπ、輝度をＤ（ｃｄ／ｍ^２）、照度をＩ（ｌｘ）で示している。
Ｇ＝π×Ｄ／Ｉ ・・・（式１）

図７は、測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄの画面上下方向の視野角特性を示すグラフである。図７において、縦軸はゲインであり、横軸は画面上下方向における出光角度である。
画面上下方向における１／１０角γＶは、測定例１の透過型スクリーン１０では、１／１０角γＶ＝４９．６°、測定例２の透過型スクリーン１０では、１／１０角γＶ＝３２．８°、測定例３の透過型スクリーン１０では、１／１０角γＶ＝５２．２°、測定例４の透過型スクリーン１０では、１／１０角γＶ＝３１．１°となった。
測定例１，３の透過型スクリーン１０Ａ，１０Ｃに比べて、測定例２，４の透過型スクリーン１０Ｂ，１０Ｄの方が、画面上下方向の視野角が狭い。しかし、各測定例１〜４の透過型スクリーン１０Ａ〜１０Ｄは、いずれも１／１０角γＶ≧３０°であり、画面上下方向の視野角特性は、いずれも背面投射型表示装置として、使用可能な範囲内である。

ここで、カーナビゲーションシステム等の車載用の背面投射型表示装置として使用する場合には、画面上下方向の視野角が広すぎると、フロントガラスに映像が映り込んで視界を遮り、安全運転の妨げとなる場合がある。従って、画面上下方向の１／１０角γＶが比較的狭い方が好ましい。
よって、本実施形態によれば、画面上下方向の視野角を適度に抑制でき、車載用の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置として好ましい透過型スクリーン及び背面投射型表示装置を実現できる。

（変形形態）
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。
（１）本実施形態において、光源部８０は、背面投射型表示装置１の使用状態において、透過型スクリーン１０に対して、図１に示すように、鉛直方向下側から映像光を投射する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、透過型スクリーン１０に対して鉛直方向上側から映像光を投射する形態としてもよいし、背面側正面方向から映像光を投射する形態としてもよい。

（２）本実施形態において、表面層１５を設ける例を示したが、これに限らず、基板層１４が十分な耐擦傷性等を有するのであれば、表面層１５を設けない形態としてもよい。このような形態とすることにより、生産工程の短縮化、生産コストの低減等の効果が得られる。

（３）本実施形態において、着色層１２は、光拡散層１１と共に共押し出し成形され、光拡散層１１の観察者側に配置される例を示したが、これに限らず、例えば、着色層１２は、単層で押し出し成形され、光制御層１３と基板層１４との間や、表面層１５と基板層１４との間等に設けてもよい。
また、所望する光学特性等によっては、着色層１２を備えない形態としてもよいし、着色層１２が光拡散材を含有する形態としてもよい。

（４）本実施形態において、光拡散層１１と着色層１２とは、別層である例を示したが、これに限らず、光拡散層１１に光吸収材や着色剤を含有させた形態とし、着色層１２を設けない形態としてもよい。

（５）本実施形態において、背面投射型表示装置１は、タッチパネル機能等を備えていない例を示したが、これに限らず、例えば、タッチパネル機能を備えている形態としてもよい。タッチパネル機能としては、公知のものを適宜使用でき、例えば、透過型スクリーン１０の背面側から赤外光を投射する赤外光投射装置と、透過型スクリーン１０の背面側に配置され、赤外光を検出可能な赤外光検出装置とを備える赤外線方式のタッチパネル等を用いることも可能である。

（６）本実施形態において、光透過部１３２及び光吸収部１３３の断面形状は、略等脚台形状である例を示したが、これに限らず、例えば、１つの光透過部１３２の画面上下方向において、光吸収部１３３との界面がシートの厚み方向となす角度θが、上側の角度θと下側の角度θとが異なる大きさのもの、即ち、光透過部及び光吸収部が、画面上下方向において非対称な形状のものとしてもよい。
また、角度θは、光透過部及び光吸収部の配列方向（画面上下方向）において、変化する形態としてもよい。
さらに、光吸収部１３３の断面形状は、出光側の幅が入光側の幅よりも小さい楔形形状としてもよい。この場合、光学形状部１３４の出光側に基材部１３１が位置する形態としてもよい。このような形態とした場合には、よりコントラストを向上させることができる。

（７）本実施形態において、光制御層１３は１層である例を示したが、これに限らず、例えば、光透過部１３２及び光吸収部１３３が画面上下方向に延在し、画面左右方向に配列された第２の光制御層をさらに備える形態としてもよい。

（８）本実施形態において、接合層１６ａ，１６ｂは、着色剤や拡散材を含有していない例を挙げて説明したが、これに限らず、所望する光学性能に合わせて、拡散材や着色剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。

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実施形態によって限定されることはない。

１ 背面投射型表示装置
１０ 透過型スクリーン
１１ 光拡散層
１２ 着色層
１３ 光制御層
１３１ 基材部
１３２ 光透過部
１３３ 光吸収部
１３４ 光学形状部
１４ 基板層
１５ 表面層
９０ 筐体
８０ 光源部

Claims (6)

1. 一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、
   最も入光側に設けられ、拡散材を含有し、光を等方的に拡散する作用を有する光拡散層と、
   前記光拡散層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部と光を吸収する光吸収部とを備え、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光透過部及び前記光吸収部がスクリーン面に沿って交互に配置され、前記断面における前記光吸収部の断面形状が略楔形形状である光制御層と、
   前記光制御層よりも出光側に設けられ、光透過性を有し、この透過型スクリーンを構成する他の層よりも厚さが厚く、拡散作用を有しない基板層と、
   を備えること、
   を特徴とする透過型スクリーン。
2. 請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
   前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されていること、
   を特徴とする透過型スクリーン。
3. 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、
   前記光吸収部の前記断面における断面形状は、出光側の寸法が入光側の寸法よりも大きいこと、
   を特徴とする透過型スクリーン。
4. 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、
   曲面をなすような湾曲形状を有すること、
   を特徴とする透過型スクリーン。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、
   最も出光側に設けられ、ハードコート機能、紫外線吸収機能、反射防止機能、防汚機能、帯電防止機能の少なくとも１つの機能を有する表面層を備えること、
   を特徴とする透過型スクリーン。
6. 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と、
   前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部と、
   を備える背面投射型表示装置。

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