JP6210264B2 - スクリーン、表示装置、粒子、光学シート、粒子検査装置、及び、粒子検査方法、並びに、粒子製造装置、粒子製造方法、スクリーン製造方法、及び、スクリーン検査方法 - Google Patents

スクリーン、表示装置、粒子、光学シート、粒子検査装置、及び、粒子検査方法、並びに、粒子製造装置、粒子製造方法、スクリーン製造方法、及び、スクリーン検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、スクリーン、表示装置、粒子、光学シート、粒子検査装置、及び、粒子検査方法、並びに、粒子製造装置、粒子製造方法、スクリーン製造方法、及び、スクリーン検査方法に関する。
例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、コヒーレント光源を用いたプロジェクターが広く利用に供されている。コヒーレント光として、典型的には、レーザー光源から発振されるレーザー光が用いられる。プロジェクターからの画像光がコヒーレント光によって形成される場合、画像光が照射されるスクリーン上にスペックルが観察されるようになる。スペックルは、斑点模様として認識され、表示画質を劣化させる。特許文献１では、スペックルを低減する目的から、スクリーン上の各位置に入射する画像光の入射角度が、経時的に変化するようになっている。この結果、スクリーン上で相関の無い散乱パターンが発生し、観察面上で重畳されることにより、スペックルを低減することができる。
国際公開２０１２／０３３１７４パンフレット 特開２００８−３１０２６０号公報
スペックルを低減するための別の方法として、拡散特性が経時的に変化するスクリーンも有効であると考えられる。ここで特許文献２は、電子ペーパーによって構成されたスクリーンを提案している。特許文献２のスクリーンでは、ラスタースキャン方式により照射される画像光の照射位置に対応して、反射率が変化する。
さらに、画像光が照射されない部分の反射率を低く制御することにより、この反射率の低い領域において外光や照明光などの環境光の反射が抑制され、高コントラストな画像を表示できる可能性がある。
しかしながら、特許文献２に開示されたスクリーンでは、反射率が白色粒子と黒色粒子の表示割合により変化するのみで、スクリーンで発生するスペックルに対しては何ら効果がない。スクリーンで発生するスペックルを効果的に低減させるには、スクリーンの拡散特性を維持したまま、拡散波面を時間変化させることが有効である。これまでにスクリーンを直接振動させる等の方式が提案されているが、実用面での制約が大きく、広く普及するにいたっていない。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、従来とは異なる手法により、スペックルを低減することが可能であって、且つ、色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することが可能なスクリーン、表示装置、粒子、光学シート、粒子検査装置、及び、粒子検査方法、並びに、粒子製造装置、粒子製造方法、スクリーン製造方法、及び、スクリーン検査方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の一実施形態にかかるスクリーンは、
比誘電率の異なる第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分は、非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なる、粒子を含むスクリーンであって、
所定の厚みを有する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層を持つ光学シートと、
電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、
を備える。
また、本発明の一実施形態にかかるスクリーンは、
前記粒子層を挟んだ基材を備える。
また、本発明の一実施形態にかかるスクリーンは、
紫外線帯域を吸収又は反射する光学層を有する。
また、本発明の一実施形態にかかる表示装置は、
前記スクリーンと、
前記スクリーンにコヒーレント光を照射するプロジェクターと、
を備える。
また、本発明の一実施形態にかかる表示装置は、
前記スクリーンの前記電極に電圧を印加する電力源と、
前記電力源から前記電極に印加される印加電圧を制御する制御装置と、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記粒子層で前記粒子を動作させるよう、前記電力源の印加電圧を制御する。
また、本発明の一実施形態にかかる表示装置では、
前記制御装置は、１８０°未満の角度範囲内で前記粒子を繰り返し回転させるよう、前記電力源の印加電圧を制御する。
また、本発明の一実施形態にかかる表示装置では、
前記制御装置は、前記スクリーンの法線方向に沿って観察者側から前記第１部分が前記第２部分の少なくとも一部を覆うよう、前記電力源の印加電圧により、前記粒子の向き及び位置の少なくとも一方を制御する。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子は、
前記スクリーンに用いられる粒子であって、
比誘電率の異なる第１部分と第２部分を含み、
前記第１部分と前記第２部分は、
非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なる。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子は、
前記所定の波長は、紫外線帯域又は赤外線帯域である。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子は、
前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、
紫外線で励起され、
紫外線、可視光、又は赤外線の蛍光を発する。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子は、
前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、
可視光又は赤外線で励起され、
赤外線の蛍光を発する。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子は、
前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、
紫外線で励起され、
紫外線、可視光、又は赤外線のリン光を発する。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子は、
前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、
可視光又は赤外線で励起され、
赤外線のリン光を発する。
また、本発明の一実施形態にかかる光学シートは、
所定の厚みを有する保持部と、
前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される請求項８乃至１３のいずれか１つに記載の粒子と、
を有する粒子層を備える。
また、本発明の一実施形態にかかる光学シートは、
前記粒子層を挟んだ基材を備える。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子検査装置は、
前記粒子を観察する顕微鏡と、
前記粒子を照明する光源と、
前記顕微鏡によって観察された画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した前記粒子の画像をあらかじめ定められた合格基準と比較する制御部と、
を備える。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子検査方法は、
前記粒子を照明するステップと、
前記粒子の画像を撮像するステップと、
撮像された前記粒子の画像とあらかじめ定められた合格基準と比較するステップと、
を有する。
また、本発明の一実施形態にかかるスクリーンは、
第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、紫外線で励起され、紫外線、可視光、又は赤外線の蛍光を発する粒子と、
前記粒子を保持する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層と、
電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、を備える。
また、本発明の一実施形態にかかるスクリーンは、
第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、可視光又は赤外線で励起され、赤外線の蛍光を発する粒子と、
前記粒子を保持する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層と、
電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、を備える。
また、本発明の一実施形態にかかるスクリーンは、
第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、紫外線で励起され、紫外線、可視光、又は赤外線のリン光を発する粒子と、
前記粒子を保持する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層と、
電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、を備える。
また、本発明の一実施形態にかかるスクリーンは、
第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、可視光又は赤外線で励起され、赤外線のリン光を発する粒子と、
前記粒子を保持する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層と、
電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、を備える。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子製造装置は、
比誘電率の異なる第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分は、非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なる、粒子を製造する装置であって、
前記粒子の前記第１部分を形成する第１材料を貯留する第１貯留部と、
前記粒子の第２部分を形成する第２材料を貯留する第２貯留部と、
液体又は気体のキャリアを貯留するキャリア貯留部と、
前記第１貯留部、前記第２貯留部、及び前記キャリア貯留部にそれぞれ連結され、前記第１材料、前記第２材料、前記第１材料及び前記第２材料から形成された前記粒子、並びに、前記キャリアが流れる流路と、
前記粒子を硬化させる硬化部と、
前記流路を分岐する分岐部と、
前記分岐部によって分岐された一方に連結される排出部と、
前記分岐部によって分岐された他方に連結される廃棄部と、
前記粒子を観察する顕微鏡、前記粒子を照明する光源、前記顕微鏡によって観察された画像を撮像する撮像部、及び、前記撮像部が撮像した前記粒子の画像をあらかじめ定められた合格基準と比較する制御部、を備える、粒子検査装置と、
を備え、
前記制御部は、
前記撮像部が撮像した前記粒子の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしている場合、前記硬化部で前記粒子を硬化した後、前記分岐部を前記粒子が前記排出部から排出されるように制御し、
前記撮像部が撮像した前記粒子の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、前記分岐部を前記粒子が前記廃棄部から廃棄されるように制御する。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子製造装置は、
前記制御部は、
前記撮像部が撮像した前記粒子の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、前記第１貯留部から流出させる前記第１材料の流量又は前記第２貯留部から流出させる前記第２材料の流量のうち、少なくとも１つを制御する。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子製造方法は、
比誘電率の異なる第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分は、非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なる、粒子を製造する方法であって、
所定量の前記第１部分を形成する第１材料と前記第２部分を形成する第２材料を流路に流すステップと、
所定量のキャリアを前記流路に流し、前記第１材料と前記第２材料からなる二相流を所定の長さで切り取るステップと、
前記粒子を照明するステップ、前記粒子の画像を撮像するステップ、及び、撮像された前記粒子の画像とあらかじめ定められた合格基準と比較するステップ、を有する粒子検査方法を実行するステップと、
前記粒子があらかじめ定められた合格基準を満たしている場合、前記粒子を硬化させた後、排出するステップと、
前記粒子があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、前記粒子を硬化させず、廃棄するステップと、
を有する。
また、本発明の一実施形態にかかる粒子製造方法は、
前記粒子があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、前記第１材料の流量又は前記第２材料の流量のうち、少なくとも１つを制御する。
また、本発明の一実施形態にかかるスクリーン製造方法は、
前記粒子製造方法で形成された粒子を分散させたインキをシート化するステップと、
前記シートを液体に浸漬させて前記粒子の周囲にキャビティが形成され粒子層が製造されるステップと、
前記粒子層が基材に挟まれ光学シートが製造されるステップと、
前記光学シートに電場を形成する電極を設けスクリーンを製造するステップと、
を有する。
また、本発明の一実施形態にかかるスクリーン検査方法は、
前記スクリーン製造方法で製造されたスクリーンに対して、電界の向きを規則的に反転させて前記粒子を反転させるステップと、
前記スクリーンを照明するステップと、
光学デバイスで前記スクリーンの反射率又は透過率を測定するステップと、
測定された前記スクリーンの反射率又は透過率をあらかじめ定めた合格基準と比較するステップと、
を有する。
本発明の一実施形態にかかるスクリーン、表示装置、粒子、光学シート、粒子検査装置、及び、粒子検査方法、並びに、粒子製造装置、粒子製造方法、スクリーン製造方法、及び、スクリーン検査方法によれば、スクリーンで発生するスペックルを低減することが可能であって、且つ、色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することが可能となる。
本実施形態の反射型の表示装置を示す。 本実施形態の透過型の表示装置を示す。 本実施形態のスクリーンへ光を照射する方法を示す。 本実施形態のスクリーンの断面の一部を示す。 本実施形態のスクリーンの粒子層の粒子を示す。 本実施形態の粒子製造装置の一例を示す。 粒子製造方法のフローチャートを示す。 粒子検査方法のフローチャートを示す。 スクリーン製造方法のフローチャートを示す。 スクリーン検査方法のフローチャートを示す。 スクリーンへ印加される電圧の一例を示す。 他の実施形態のスクリーンの断面の一部を示す。 第１部分と第２部分の色を異ならせた例の粒子を示す。 第１部分と第２部分の体積比率を異ならせた例の粒子を示す。 光吸収機能を有する例の粒子を示す。 複数の線状電極部を有するスクリーンの例を示す。 本実施形態の透過型のスクリーンの断面の一部を示す。 本実施形態の透過型のスクリーンを用いた表示装置の一例を示す。 フレネルレンズの他の例を示す。 視野角拡大部の第２例を示す。 視野角拡大部の第３例を示す。 拡散部の他の例を示す。 粒子とキャビティの関係を示す。
以下、図面を参照にして本発明にかかる光学シート、スクリーン、及び表示装置について説明する。
図１は、本実施形態の反射型の表示装置１０を示す。
本実施形態の表示装置１０は、プロジェクター２０と、プロジェクター２０から画像光を照射されるスクリーン４０と、を有する。スクリーン４０は、後述するように、入射光に対して及ぼす拡散特性を経時的に変化させることができ、これにより、スペックルを目立たなくすることができる。このようなスクリーン４０の機能に関連し、表示装置１０は、電力源３０及び制御装置３５を有する。電力源３０は、スクリーン４０に対して電圧を印加する。制御装置３５は、電力源３０からの印加電圧を調整して、スクリーン４０の状態を制御する。また、制御装置３５は、プロジェクター２０の動作も制御する。一例として、制御装置３５は、汎用コンピューターとすることができる。
プロジェクター２０は、画像を形成する光、すなわち画像光を、スクリーン４０へ投射する。図示された例において、プロジェクター２０は、コヒーレント光を発振するコヒーレント光源２１と、コヒーレント光源２１の光路を調整する図示しない走査装置と、を有する。コヒーレント光源２１は、一例として、レーザー光を発振するレーザー光源から構成される。コヒーレント光源２１は、互いに異なる波長域の光を生成する複数のコヒーレント光源を有するようにしてもよい。反射型のスクリーン４０の場合、観察者Ｅは、第１面４０ａ側からスクリーン４０で反射した画像を観察することができる。
図２は、本実施形態の透過型の表示装置１０を示す。
本実施形態の透過型の表示装置１０は、プロジェクター２０と、プロジェクター２０から画像光を照射されるスクリーン４０と、スクリーン４０のプロジェクター２０側に配置されるレンチキュラーレンズ７０と、レンチキュラーレンズ７０のプロジェクター２０側に配置されるフレネルレンズ８０と、を有する。なお、レンチキュラーレンズ７０は、スクリーン４０の第２面４０ｂ側に配置してもよい。また、レンチキュラーレンズ７０の代わりに、マイクロレンズアレイを用いてもよい。レンチキュラーレンズ７０、フレネルレンズ８０、及びマイクロレンズアレイ等は、拡散部材と構成する。
スクリーン４０は、後述するように、入射光に対して及ぼす拡散特性を経時的に変化させることができ、これにより、スペックルを目立たなくすることができる。このようなスクリーン４０の機能に関連し、表示装置１０は、電力源３０及び制御装置３５を有する。電力源３０は、スクリーン４０に対して電圧を印加する。制御装置３５は、電力源３０からの印加電圧を調整して、スクリーン４０の状態を制御する。また、制御装置３５は、プロジェクター２０の動作を制御してもよい。一例として、制御装置３５は、汎用コンピューターとすることができる。
プロジェクター２０は、画像を形成する光、すなわち画像光を、スクリーン４０へ投射する。図示された例において、プロジェクター２０は、コヒーレント光を発振するコヒーレント光源２１と、コヒーレント光源２１の光路を調整する図示しない走査装置と、を有する。コヒーレント光源２１は、一例として、レーザー光を発振するレーザー光源から構成される。コヒーレント光源２１は、互いに異なる波長域の光を生成する複数のコヒーレント光源を有するようにしてもよい。透過型のスクリーン４０の場合、観察者Ｅは、コヒーレント光源２１のある第１面４０ａとは反対の第２面４０ｂ側からスクリーン４０を透過した画像を観察することができる。プロジェクター２０は、制御装置３５とは別の図示しない制御装置を内部に設け、その内部の制御部分によって制御されるように構成してもよい。
図３は、本実施形態のスクリーン４０へ光を照射する方法を示す。
図示された例において、プロジェクター２０は、ラスタースキャン方式にて、スクリーン４０上にコヒーレント光を投射する。図３に示すように、プロジェクター２０は、スクリーン４０上の全域を走査するよう、コヒーレント光を投射する。走査は、高速で実施される。プロジェクター２０は、形成すべき画像に応じ、コヒーレント光源２１からのコヒーレント光の射出を停止する。すなわち、スクリーン４０上の画像が形成されるべき位置のみにコヒーレント光を投射する。この結果、スクリーン４０上に画像が形成される。プロジェクター２０の動作は、制御装置３５によって制御される。
図４は、本実施形態のスクリーン４０の断面の一部を示す。
まず、スクリーン４０について説明する。図４に示す例において、スクリーン４０は、複数の粒子を有した光学シート５０と、電力源３０と接続された電極４１，４２と、を有する。光学シート５０の一方の主面上に、第１電極４１が面状に広がっており、光学シート５０の他方の主面上に、第２電極４２が面状に広がっている。また、図４に示すスクリーン４０は、第１電極４１を覆ってスクリーン４０の一方の最表面を形成する第１カバー層４６と、第２電極４２を覆ってスクリーン４０の他方の最表面を形成する第２カバー層４７と、を有する。
画像光が透過する第１電極４１及び第１カバー層４６は、透明である。第１電極４１及び第１カバー層４６は、それぞれ、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、８４％以上であることがより好ましい。なお、可視光透過率は、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ−３１００ＰＣ」、ＪＩＳＫ０１１５準拠品）を用いて、測定波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。
第１電極４１をなす導電材料として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウム錫酸化物）、ＩｎＺｎｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；インジウム亜鉛酸化物）、Ａｇナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を用いることができる。一方、第１カバー層４６は、第１電極４１及び光学シート５０を保護するための層である。この第１カバー層４６は、透明樹脂、例えば優れた安定性を有するポリエチレンテレフタレート、あるいはポリカーボネートやアクリル樹脂、メタクリル樹脂、シクロオレフィンポリマー等から、形成することができる。
第２電極４２は、第１電極４１と同様に構成することができる。ただし、第２電極４２は、反射型のスクリーン４０の場合には透明である必要はない。したがって、反射型のスクリーン４０の第２電極４２は、例えば、アルミニウムや銅等の金属薄膜によって形成され得る。金属膜からなる第２電極４２は、反射型のスクリーン４０において、画像光を反射する反射層としても機能することができる。また、第２カバー層４７は、第１カバー層４６と同様に構成することができる。
光学シート５０は、一対の基材５１，５２と、一対の基材５１，５２間に設けられた粒子層５５と、を有する。第１基材５１は、第１電極４１を支持しており、第２基材５２は、第２電極４２を支持している。粒子層５５は、第１基材５１と第２基材５２の間に封止されている。
第１基材５１及び第２基材５２は、粒子層５５を封止することができ、且つ、第１電極４１、第２電極４２及び粒子層５５の支持体として機能し得る強度を有した材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム等から構成される。なお、図４に示す例において、画像光は、スクリーン４０の第１基材５１を透過する。したがって、第１基材５１は透明であって、第１電極４１及び第１カバー層４６と同様の可視光透過率を有することが好ましい。また、透過型のスクリーン４０の場合、第２基材５２、第２電極４２、及び第２カバー層４７も透明であることが好ましい。
粒子層５５は、多数の粒子６０と、粒子６０を保持する保持部５６と、を有する。保持部５６は、粒子６０を動作可能に保持している。図４に示すように、保持部５６は、多数のキャビティ５６ａを有しており、各キャビティ５６ａ内に粒子６０が収容されている。各キャビティ５６ａの内寸法は、当該キャビティ５６ａ内の粒子６０の外寸法よりも大きくなっている。したがって、粒子６０は、キャビティ５６ａ内で動作可能となっている。保持部５６は、液体５７によって膨潤している。キャビティ５６ａ内において、保持部５６と粒子６０との間は液体５７で満たされている。液体５７によって膨潤した保持部５６によれば、粒子６０の円滑な動作を安定して確保することができる。
液体５７は、粒子６０の動作を円滑にするために用いられる。液体５７は、保持部５６が膨潤することによってキャビティ５６ａ内に保持されるようになる。液体５７は、粒子６０が電場に対応して動作することを阻害しないよう、低極性であることが好ましい。低極性の液体５７として、粒子６０の動作を円滑化させる種々の材料を用いることができる。液体５７には、一例として、ジメチルシリコーンオイル、イソパラフィン系液体、及び直鎖アルカン等を用いることができる。
保持部５６には、一例として、エラストマー材料からなるエラストマーシート等を用いることができる。エラストマーシートとしての保持部５６は、液体５７を膨潤することが可能である。エラストマーシートの材料としては、一例として、シリコーン樹脂、（微架橋した）アクリル樹脂、（微架橋した）スチレン樹脂及びポリオレフィン樹脂等を用いることができる。
キャビティ５６ａは、保持部５６内において、スクリーン４０の面方向に高密度で分布している。キャビティ５６ａ内は、無極性液体で満たされている。
粒子６０は、図１又は図２に示したプロジェクター２０から投射される画像光の進行方向を変化させる機能、例えば、画像光を拡散、反射又は屈折させる機能を有する。粒子６０は、比誘電率が異なる第１部分６１及び第２部分６２を含む。すなわち、この粒子６０が電場内に置かれると、粒子６０内に電気双極子モーメントが発生する。このとき、粒子６０は、その双極子モーメントのベクトルが電場のベクトルと真逆を向く位置へ向けて動作するようになる。
したがって、第１電極４１及び第２電極４２の間に電圧が印加され、第１電極４１及び第２電極４２の間に位置する光学シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置及び向きとなるようにキャビティ５６ａ内で動作する。このスクリーン４０は光拡散機能を有した粒子６０の動作にともなって、その拡散波面を変化させる。
例えば、制御装置３５は、電力源３０の印加電圧を制御することによって、粒子６０を１８０°未満の角度範囲内で繰り返し回転させることができる。したがって、第１部分６１及び第２部分６２のうちの少なくとも一方を選択して、観察者側に位置させることが可能となる。
さらに、制御装置３５は、スクリーン４０の法線方向に沿って観察者側から粒子６０の第１部分６１が第２部分６２の少なくとも一部を覆うよう、電力源３０の印加電圧により、粒子６０の向き及び位置の少なくとも一方を制御することができる。したがって、第１部分６１と第２部分６２が厳密に同一色でない場合においても、粒子６０を動作させながら画像を表示している間、スクリーン４０の色味が変化することを効果的に感知されにくくすることが可能となる。
図５は、本実施形態のスクリーン４０の粒子層５５の粒子６０を示す。
連続相をなす二種の重合性樹脂成分が、拡散成分を含む場合、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２に内部拡散機能を付与することができる。図５に示すように、粒子６０の第１部分６１は、第１主部６６ａ及び第１主部６６ａ内に分散した第１拡散成分６６ｂを有する。同様に、粒子６０の第２部分６２は、第２主部６７ａ及び第２主部６７ａ内に分散した第２拡散成分６７ｂを有する。
すなわち、図５に示した球状粒子６０は、第１部分６１の内部を進む光及び第２部分６２の内部を進む光に対して、拡散機能を発現することができる。ここで、第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂとは、粒子６０内を進む光に対し、反射や屈折等によって、光の進路方向を変化させる作用を及ぼし得る成分のことである。このような第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂの光拡散機能は、例えば、粒子６０の第１主部６６ａ及び第２主部６７ａをなす材料とは異なる屈折率を有する材料から第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂを構成することにより、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂを構成することにより、付与される。
第１主部６６ａ及び第２主部６７ａをなす材料とは異なる屈折率を有する第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂとして、樹脂ビーズ、ガラスビーズ、金属化合物、気体を含有した多孔質物質等が挙げられる。また、第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂは、単なる気泡でもよい。
粒子６０は、単一色が好ましい。すなわち、第１部分６１と第２部分６２は、同一色であることが好ましい。第１部分６１と第２部分６２の色は、顔料や染料等の色材を添加することにより、調整することができる。粒子６０の直径は、１０〜１０００μｍとする。
粒子６０に対して用いる単一色とは、スクリーン４０で画像の表示を行っていない状態において、粒子６０が光学シート５０内で動作したとしても、図１に示した反射型のスクリーン４０のｄ第１面４０ａ又は図２に示した透過型のスクリーン４０の第２面４０ｂを観察する観察者が、通常の観察力でスクリーン４０の色の変化を認識できない程度に一様な色を有していることを意味する。すなわち、反射型の場合、粒子６０の第１部分６１がスクリーン４０の第１面４０ａに向いている状態でのスクリーン４０の第１面４０ａと、粒子６０の第２部分６２がスクリーン４０の第１面４０ａに向いている状態でのスクリーン４０の第１面４０ａとを、画像の表示を行っていない状態で観察者が通常の注意力で観察した際に、同一の色として認識される場合、粒子６０が単一色であるとする。
具体的には、反射型の場合、粒子６０の第１部分６１がスクリーン４０の第１面４０ａに向いている状態でのスクリーン４０の第１面４０ａと、粒子６０の第２部分６２がスクリーン４０の第１面４０ａに向いている状態でのスクリーン４０の第１面４０ａとの色差ΔＥ*ａｂ（＝〔（ΔＬ*）2＋（Δａ*）2＋（Δｂ*）2〕1/2）が、１．５以下となっていることが好ましい。なお、色差ΔＥ*ａｂは、ＪＩＳ Ｚ８７３０に準拠して、コニカミノルタ社製の色彩計（ＣＭ−７００ｄ）を用いて計測されたＬ*ａ*ｂ*表色系における明度ΔＬ*及び色度ａ*，ｂ*に基づいて特定された値とする。また、スクリーン４０が反射型である場合には、反射光の明度ΔＬ*及び色度ａ*，ｂ*に基づいて特定された色差ΔＥ*ａｂの値で評価し、スクリーン４０が透過型である場合には、透過光の明度ΔＬ*及び色度ａ*，ｂ*に基づいて特定された色差ΔＥ*ａｂの値で評価する。
また、Ｃ光源又はＤ光源で２°視野又は１０°視野における第１部分６１と第２部分の色座標が等しい場合も、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光のもとで、色が等しいことを表すこととする。
このように、粒子６０を単一色とすることで、画像等を表示していない時のスクリーン４０を一定の色にすることが可能となる。そして、スクリーン４０に画像を表示する際に、色味が変化したように感知されることが少なくなる。この結果、スクリーン４０の色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することが可能となる。
しかしながら、スクリーン４０を一定の色とし、粒子６０を単一色とした場合、粒子６０が正常に作動しているか否かを判断することが難しい。そこで、本実施形態では、粒子６０の第１部分６１と第２部分６２を、所定の波長の光に対して異なる反応をする材料から形成する。
以下に、粒子６０の各種形態を示す。
第１実施形態の粒子６０は、波長２８０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線帯域における所定の波長での第１部分６１と第２部分６２の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、透過率又は透過率スペクトルが異なる。第１実施形態では、粒子６０の第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、紫外線吸収剤：ＵＶＡ（Ultra Violet Absorber）を含むことが好ましい。例えば、粒子６０の主材料の樹脂に、ベンゾトリアゾール系ＵＶＡ、トリアジン系ＵＶＡ、ベンゾフェノン系ＵＶＡ、ベンゾトリアゾール系のセグメントをもつ樹脂とのコポリマー等を相溶又は分散させればよい。
このように、紫外線帯域における所定の波長での第１部分６１と第２部分６２の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、透過率又は透過率スペクトルを異ならせることで、紫外線を入射したときの第１部分６１と第２部分６２の差異を検出し、粒子６０が正常に作動していることを把握することが可能となる。
第２実施形態の粒子６０は、波長７００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外線帯域における所定の波長での第１部分６１と第２部分６２の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、透過率又は透過率スペクトルが異なる。第２実施形態では、粒子６０の少なくとも１つの材料として、昇温防止剤を含むことが好ましい。昇温防止剤は、赤外線を吸収反射し、内部の温度の上昇を抑制するものである。例えば、粒子６０の主材料の樹脂に、東京インキ株式会社製の「昇温防止剤」等を相溶又は分散させればよい。
このように、赤外線帯域における所定の波長での第１部分６１と第２部分６２の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、透過率又は透過率スペクトルを異ならせることで、赤外線を入射したときの第１部分６１と第２部分６２の差異を検出し、粒子６０が正常に作動していることを把握することが可能となる。
第３実施形態の粒子６０は、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが紫外線帯域で励起されて、紫外線、可視光、又は赤外線の蛍光を発する。第３実施形態では、粒子６０の第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、既知の蛍光試薬、蛍光体、又は量子ドット等を含むことが好ましい。例えば、粒子６０の主材料の樹脂に、アミノメチルクマリン酢酸：ＡＭＣＡ(Aminomethylcoumarin acetic Acid)又はThermo Fisher Scientific Inc. 製のAlexa Fluor（登録商標）350又はＤＡＰＩ(4',6-diamidino-2-phenylindole) 等の蛍光色素、若しくは、量子ドットＱＤ(Quantum dot)等を相溶又は分散させればよい。
このように、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが紫外線帯域で励起されて、紫外線、可視光、又は赤外線の蛍光を発するので、紫外線を入射したときの第１部分６１と第２部分６２の差異を検出し、粒子６０が正常に作動していることを把握することが可能となる。
第４実施形態の粒子６０は、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが可視光帯域で励起されて、赤外線の蛍光を発する。第４実施形態では、粒子６０の第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、既知の蛍光試薬、蛍光体、又は量子ドット等を含むことが好ましい。
このように、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが可視光帯域で励起されて、赤外線の蛍光を発するので、可視光を入射したときの第１部分６１と第２部分６２の差異を検出し、粒子６０が正常に作動していることを把握することが可能となる。
第５実施形態の粒子６０は、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが赤外線帯域で励起されて、赤外線の蛍光を発する。第５実施形態では、粒子６０の第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、既知の無機蛍光体又は有機蛍光化合物等を含むことが好ましい。例えば、粒子６０の主材料の樹脂に、PbS、PbSe、Ag2S等の量子ドット、希土類元素をドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット：ＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)、リン酸ランタン希土類をドープした無機蛍光体、国際公開２００９／１１６３２６号に開示されているような希土類をドープした無機蛍光体、特許第５３２６１２４号公報に開示されているようなローダミン骨格を化学修飾した有機蛍光化合物等を相溶又は分散させればよい。
このように、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが赤外線帯域で励起されて、赤外線の蛍光を発するので、赤外線を入射したときの第１部分６１と第２部分６２の差異を検出し、粒子６０が正常に作動していることを把握することが可能となる。
第６実施形態の粒子６０は、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが紫外線帯域で励起されて、紫外線、可視光、又は赤外線のリン光を発する。第６実施形態では、粒子６０の第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、既知の蛍光体等を含むことが好ましい。例えば、粒子６０の主材料の樹脂に、特開２００６−３９２４号公報の［００４３］又は［００４４］に開示されているような蛍光体等を相溶又は分散させればよい。
このように、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが紫外線帯域で励起されて、紫外線、可視光、又は赤外線のリン光を発するので、紫外線を入射したときの第１部分６１と第２部分６２の差異を検出し、粒子６０が正常に作動していることを把握することが可能となる。
第７実施形態の粒子６０は、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが可視光又は赤外線帯域で励起されて、赤外線のリン光を発する。第７実施形態では、粒子６０の第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、既知のリン光物質等を含むことが好ましい。例えば、粒子６０の主材料の樹脂に、特許第５３５３５０９号公報又は特許第５３９２７４６号公報に開示されているようなイリジウム錯体化合物等を相溶又は分散させればよい。
このように、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが可視光又は赤外線帯域で励起されて、赤外線のリン光を発するので、可視光又は赤外線を入射したときの第１部分６１と第２部分６２の差異を検出し、粒子６０が正常に作動していることを把握することが可能となる。
なお、粒子６０の第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つが紫外線によって励起される場合、スクリーン４０には紫外線を反射又は吸収によってカットする層を設けることが好ましい。紫外線をカットする層を設けることで蛍光又はリン光が見えてしまうことを抑制することが可能となる。
粒子層５５、光学シート５０、及び、スクリーン４０は、一例として以下のように製造する。
図６は、本実施形態の粒子製造装置７０の一例を示す。
まず、粒子６０を製造する装置について説明する。本実施形態の粒子製造装置７０は、粒子６０の第１部分６１を形成する第１材料６１ａを貯留する第１貯留部７１と、第２部分６２を形成する第２材料６２ａを貯留する第２貯留部７２と、液体又は気体のキャリア６３ａを貯留するキャリア貯留部７３と、第１貯留部７１、第２貯留部７２、及びキャリア貯留部７３にそれぞれ連結され、第１材料６１ａ、第２材料６２ａ、第１材料６１ａ及び第２材料６２ａから形成された粒子６０、並びに、キャリア６３ａが流れる流路７４と、流路７４を分岐する分岐部７５と、分岐部７５によって分岐された一方に連結される排出部７６と、分岐部７５によって分岐された他方に連結される廃棄部７７と、を備える。
また、本実施形態の粒子製造装置７０は、粒子６０を検査し、各部を制御する粒子検査装置８０を備える。粒子検査装置８０は、パーソナルコンピュータ等の制御部８１と、粒子６０を観察する顕微鏡８２と、粒子６０を反射光によって照明する反射光源８３と、粒子６０を透過光によって照明する透過光源８４と、顕微鏡８２によって観察された画像を撮像する撮像部８５と、粒子６０を硬化させる硬化部７８と、を有する。
粒子６０の製造方法について説明する。
図７は、粒子製造方法のフローチャートを示す。
まず、ステップ１で、第１貯留部７１と第２貯留部７２からそれぞれ所定量の第１材料６１ａと第２材料６２ａをマイクロチャネルの流路７４に流す（ＳＴ１）。
マイクロチャネルの流路７４に流す第１材料６１ａと第２材料６２ａの量は、制御部８１によって演算され、バルブ等を作動させることによって制御される。流路７４に流れた第１材料６１ａと第２材料６２ａは、二相流を形成する。マイクロチャネルは透明であることが好ましい。例えば、マイクロチャネルは、石英ガラス又はソーダライムガラス等の無機物、ＳＵ−８又はポリジメチルシロキサン等の有機物を用いることができる。
次に、ステップ２で、キャリア貯留部７３から所定量のキャリア６３ａを流路７４に流し、二相流を所定の長さで切り取る（ＳＴ２）。
流路７４に流すキャリア６３ａの量とタイミングは、制御部８１によって、所望の粒子６０の直径又は体積等から演算され、バルブ等を作動させることによって制御される。キャリア６３ａによって切り取られた第１材料６１ａと第２材料６２ａからなる二相流は、表面張力によって球状になり、第１材料６１ａが第１部分６１を形成し、第２材料６２ａが第２部分６２を形成して粒子６０が形作られる。
マイクロチャネルの流路７４の液体を駆動する手段は、シリンジポンプで液体を押し流す方法、エアコンプレッサー及び圧力コントローラ等を用いて液体を押し流す方法、電気浸透流を用いる方法、電気泳動を用いる方法等を使用することができる。
次に、ステップ３で、粒子６０の検査を行う（ＳＴ３）。
図８は、粒子検査方法のフローチャートを示す。
まず、ステップ３−１で、光源８３，８４をＯＮする（ＳＴ３−１）。光源８３，８４は、白熱電球、蛍光灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、ＬＥＤ、レーザー等を用いることができる。また、必要な帯域のみを通過させるバンドパスフィルタ等を組み合わせてもよい。例えば、紫外線、可視光、又は赤外線のみを照明することができる。
続いて、ステップ３−２で、顕微鏡８２から粒子６０の画像を得る（ＳＴ３−２）。顕微鏡８２の対物レンズの倍率は、１０倍〜１００倍が好ましい。また、第１部分６１と第２部分６２から発せられる光の微妙な差を見分けるために対物レンズのＮＡを大きくすることが好ましい。さらに、顕微鏡８２による観察は、明視野でも暗視野でもよい。
続いて、ステップ３−３で、顕微鏡８２から得られた粒子６０の画像を撮像部８５が撮像する（ＳＴ３−３）。撮像部８５は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳを使用することができる。
次に、ステップ３−４で、制御部８１が、撮像された粒子６０の画像からあらかじめ定められた合格基準と比較する（ＳＴ３−４）。その後、ステップ４に進む。
合否を判定する指標は、例えば、第１部分６１と第２部分６２の比率、又は粒子６０の直径、断面積、又は体積等が好ましい。また、粒子６０の画像は、ソフトウェア等によって画像処理を行ってもよい。そして、画像処理が行われた後に、画像処理後に対応させた合格基準と比較して合否を判定してもよい。
次に、ステップ４で、粒子６０の合否を判定する（ＳＴ４）。
ステップ４において、粒子６０が合格の場合、ステップ５で、硬化部７８をＯＮする（ＳＴ５）。硬化部７８をＯＮすることで、粒子６０を硬化させる。硬化させる手段は、熱硬化、紫外線硬化、又は電子線硬化等を用いることができる。
続いて、ステップ６で、分岐部７５を排出部７６方向に制御する（ＳＴ６）。粒子６０は、排出部７６を通り、排出される。
分岐部７５は、例えば３方バルブや４方バルブの機械的な手段、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)アクチュエーター、チャネルがポリジメチルシロキサンのようなエラスティックな素材からなる場合では空圧等によってチャネルを変形させる方法、エレクトロウェッティングを利用してチャネルの濡れ性を変化させて流路を制御する方法、硬化させた固体のボールだけをトラップさせるようにチャネルにダム構造やウェル構造等を設ける方法、又は、Ｙ字・十字の分岐チャネルを設けて別途キャリア流体を流し、キャリア流体の流量を調整することで流路を制御する方法が利用できる。制御部８１は、撮像部８５が撮像した画像を合否判定してから分岐地点にボールが到達するまでの時間に、分岐部７５を予め切り替えるフィードフォワード制御を行う。
また、ステップ４において、粒子６０が不合格の場合、ステップ７で、制御部８１は、各部に修正を指示する（ＳＴ７）。例えば、流路７４に流す第１材料６１ａ、第２材料６２ａ、又はキャリア６３ａ等の量を増減させるフィードバック制御をすることが好ましい。
続いて、ステップ８で、硬化部７８をＯＦＦする（ＳＴ８）。硬化部７８をＯＦＦすることで、粒子６０を硬化させない。
続いて、ステップ９で、分岐部７５を廃棄部７７方向に制御する（ＳＴ９）。粒子６０は、廃棄部７７を通り、廃棄される。
なお、この粒子６０の製造方法は、多色粒子でも用いることが可能である。
次に、光学シート５０及びスクリーン４０の製造方法について説明する。
図９は、スクリーン製造方法のフローチャートを示す。
まず、ステップ１１で、製造された粒子６０を重合性シリコーンゴムに分散させたインキを作製し、このインキを平滑な基材上にコーター等で延伸し、加熱及び乾燥等で重合させ、シート化する（ＳＴ１１）。以上の手順により、粒子６０を保持した保持部５６が得られる。
次に、ステップ１２で、保持部５６をシリコーンオイル等の液体５７に一定期間浸漬させ、キャビティ５６ａを形成する（ＳＴ１２）。保持部５６が膨潤することで、シリコーンゴム等からなる保持部５６と粒子６０との間に、液体５７で満たされた隙間が形成される。この結果、液体５７及び粒子６０を収容したキャビティ５６ａが形成され、粒子層５５が製造される。
次に、粒子層５５を用いてスクリーン４０を製造する。スクリーンは、特開２０１１−１１２７９２号公報に開示された製造方法等により製造することができる。
まず、ステップ１３で、図４に示す一対の第１基材５１及び第２基材５２によって粒子層５５を覆い、ラミネート又は接着剤等を用いて粒子層５５を封止する（ＳＴ１３）。これにより、光学シート５０が製造される。
次に、ステップ１４で、光学シート５０上に第１電極４１及び第２電極４２を設ける（ＳＴ１４）。さらに、第１カバー層４６及び第２カバー層４７を積層することで、スクリーン４０が得られる。
このような方法を用いることにより、容易に大型の光学シート５０及びスクリーン４０を製造することが可能となる。
次に、ステップ１５で、粒子６０の検査を行う（ＳＴ１５）。
図１０は、スクリーン検査方法のフローチャートを示す。
まず、ステップ１５−１で、電界の向きを規則的に反転させてスクリーン４０内の粒子６０を反転させる（ＳＴ１５−１）。続いて、ステップ１５−２で、スクリーン４０を照明する（ＳＴ１５−２）。
次に、ステップ１５−３で、光学デバイスでスクリーン４０の反射率又は透過率を測定する（ＳＴ１５−３）。光学デバイスは、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳ等を有する撮像デバイス、若しくは、像ではなくスポットで測定するフォトレジスターやフォトダイオード等の光検出器を有する測光デバイスを使用することができる。具体的には、輝度計、照度計、カメラ、パワーメーター等を使用することができる。
次に、ステップ１５−４で、測定されたスクリーン４０の反射率又は透過率をあらかじめ定めた合格基準と比較する（ＳＴ１５−４）。あらかじめ定めた合格基準は、例えば電界の入力に対する反射率又は透過率の応答性等である。
次に、ステップ１６で、スクリーン４０の合否を判定する（ＳＴ１６）。
ステップ１６において、スクリーン４０が合格の場合、ステップ１７で、拡散部材等をスクリーン４０に組み合わせる（ＳＴ１７）。拡散部材は、例えばフレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、マイクロレンズアレイ、ブラックストライプ、ブラックマトリクス、紫外線カット層等である。
次に、図１に示した表示装置１０を用いて画像を表示する際の作用について説明する。
まず、制御装置３５からの制御によって、プロジェクター２０のコヒーレント光源２１がコヒーレント光を発振する。プロジェクター２０からの光は、図示しない走査装置によって光路を調整され、スクリーン４０に照射される。走査装置は、図２に示したようにスクリーン４０上を光が走査するように光路を調整する。ただし、コヒーレント光源２１によるコヒーレント光の射出は、制御装置３５によって制御されてもよい。制御装置３５は、スクリーン４０上に表示したい画像に対応して、コヒーレント光源２１からのコヒーレント光の射出を停止する。プロジェクター２０に含まれる走査装置の動作は、人間の目Ｅでは分解不可能な程度にまで高速になっている。したがって、観察者は、時間を隔てて照射されるスクリーン４０上の各位置に照射された光を同時に観察することになる。プロジェクター２０は、制御装置３５とは別の図示しない制御装置を内部に設け、その内部の制御部分によって制御されるように構成してもよい。
スクリーン４０上に投射された光は、第１カバー層４６及び第１電極４１を透過して、光学シート５０に到達する。この光は、光学シート５０の粒子６０で拡散反射し、スクリーン４０の観察者側となる種々の方向へ向けて射出する。したがって、観察者は、スクリーン４０の観察者側となる各位置において、スクリーン４０上の各位置からの反射光を観察することができる。この結果、観察者は、スクリーン４０上のコヒーレント光が照射されている領域に対応した画像を観察することができる。
また、コヒーレント光源２１が、互いに異なる波長域のコヒーレント光を射出する複数の光源を含むようにしてもよい。この場合、制御装置３５は、各波長域の光に対応した光源を、他の光源から独立して制御する。この結果、スクリーン４０上にカラー画像を表示することが可能となる。
ところで、一般に、コヒーレント光を用いてスクリーン上に画像を形成する場合、斑点模様のスペックルが観察されるようになる。スペックルの一原因は、レーザー光に代表されるコヒーレント光が、スクリーン上に拡散した後に、光センサ面上、又は、人間の場合は網膜上に干渉パターンを生じさせるためと考えられる。とりわけ、ラスタースキャンによってスクリーンにコヒーレント光を照射する場合、スクリーン上の各位置には一定の入射方向からコヒーレント光が入射する。したがって、ラスタースキャンを採用した場合、スクリーンの各点で発生するスペックル波面はスクリーンが揺動しない限り不動となり、スペックルパターンが画像と共に観察者に視認されると、表示画像の画質を著しく劣化させることになる。
一方、本実施形態の表示装置１０のスクリーン４０は、拡散波面を経時的に変化させるようになっている。スクリーン４０での拡散波面が変化すれば、スクリーン４０上でのスペックルパターンが経時的に変化するようになる。そして、拡散波面の経時的な変化を十分に高速にすると、スペックルパターンが重ねられ、平均化される。これによって、観察者にスペックルを目立たなくさせることが可能となる。
図１に示すように、スクリーン４０は、一対の第１電極４１及び第２電極４２を有する。第１電極４１及び第２電極４２は、電力源３０に電気的に接続している。すなわち、電力源３０は、第１電極４１及び第２電極４２に電圧を印加することができる。第１電極４１と第２電極４２の間に電圧が印加されると、第１電極４１と第２電極４２の間に位置する光学シート５０に電場が形成される。
図５に示すように、光学シート５０の粒子層５５には、比誘電率の異なる第１部分６１及び第２部分６２を有した粒子６０が、動作可能に保持されている。この粒子６０は、そもそも帯電している、又は、少なくとも電場が形成されると双極子モーメントが発生することから、形成された電場のベクトルに応じて動作する。そして、光の進行方向を変化させる機能、例えば反射機能や拡散機能を有した粒子６０が、図５に示した矢印Ａの方向に回転動作すると、スクリーン４０の拡散特性が経時的に変化する。この結果、観察者に対してスペックルを目立たなくさせることができる。
なお、図５の矢印Ｌａは、プロジェクター２０からスクリーン４０へ照射された画像光であり、矢印Ｌｂは、スクリーン４０で拡散された画像光である。また、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２の間で、比誘電率が異なるとは、スペックル低減機能を発現し得る程度に比誘電率が異なっていれば十分である。したがって、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２の間で比誘電率が異なるか否かは、動作可能に保持された粒子６０が、電場ベクトルの変化にともなって動作し得るか否かにより、判定することができる。
ここで、粒子６０が保持部５６に対して動作する原理は、粒子６０の電荷又は双極子モーメントが電場ベクトルに対して安定的な位置関係となるように、粒子６０の向き及び位置を変化させる、というものである。したがって、粒子層５５に一定の電場が印加され続けると、粒子６０の動作は一定期間後には停止する。その一方で、スペックルを目立たなくするには、粒子６０の保持部５６に対する動作が継続する必要がある。そこで、電力源３０は、粒子層５５に形成される電場が経時的に変化するよう、電圧を印加する。本実施形態では、電力源３０は、光学シート５０内に生成させる電場のベクトルを反転させるように、第１電極４１と第２電極４２の間に電圧を印加する。
図１１は、スクリーン４０へ印加される電圧の一例を示す。
図１１に示すように、本実施形態の第１電極４１と第２電極４２の間の電圧は、Ｘ［Ｖ］と−Ｙ［Ｖ］が交互に印加される。印加電圧のＸ［Ｖ］と−Ｙ［Ｖ］は、絶対値が同一でも異なっていてもよい。また、３つ以上の異なる値の電圧を印加するようにしてもよい。さらに、通常の交流電圧を採用する等、印加電圧が連続的に変化するようにしてもよい。
なお、粒子６０は、保持部５６に形成されたキャビティ５６ａ内に収容されている。そして、図５に示したように、粒子６０は略球状の外形を有している。また、粒子６０を収容するキャビティ５６ａは、略球状の内形を有している。したがって、粒子６０は、図５の紙面に直交する方向に延びる回転軸線ｒａを中心として、回転振動することができる。ただし、粒子６０を収容するキャビティ５６ａの大きさに依存して、粒子６０は、繰り返し回転運動だけでなく、並進運動も行うことができる。さらに、キャビティ５６ａには、液体５７が充填されている。液体５７は、粒子６０の保持部５６に対する動作を円滑にする。
図１２は、他の実施形態のスクリーン４０の断面の一部を示す。
図１２に示すように、光学シート５０及びスクリーン４０は、曲面に製造してもよい。曲面に製造するには、シート層５５をシート化する際に、曲面上で加熱し、重合させればよい。その後、予め曲面に形成された基材５１，５２を積層すればよい。
図１３は、第１部分６１と第２部分６２の色を異ならせた例の粒子６０を示す。
例えば、上述した実施形態において、第１部分６１と第２部分６２は、同一の色を有する例を示したが、この例に限る必要はない。第１部分６１及び第２部分６２の一方は、透明でもよい。第１部分６１及び第２部分６２の一方が透明であれば、粒子６０は透明でない他方の色として把握される。したがって、粒子６０の向き、姿勢、位置が変化したとしても、光学シート５０及びスクリーン４０は、一定の色を有する。したがって、画像を表示する際に、スクリーン４０の色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することが可能となる。
図１４は、第１部分６１と第２部分６２の体積比率を異ならせた例の粒子６０を示す。
上述した実施形態において、第１部分６１と第２部分６２は、同一の体積比率を有する例を示したが、この例に限る必要はない。粒子６０に占める第１部分６１の体積比率と粒子６０に占める第２部分６２の体積比率が異なるようにしてもよい。図１４に示す例では、第１部分６１の体積比率が第２部分６２の体積比率よりも大きい。このような粒子６０を用いた場合、スクリーン４０に光が照射されている間、スクリーンの法線方向ｎｄに沿って観察者側から第１部分６１が第２部分６２の少なくとも一部を覆うようにすることが容易になる。さらに、粒子６０の回転動作にともなって図１４の二点鎖線で示された位置まで第２部分６２が移動する場合、スクリーン４０の法線方向ｎｄに沿った観察者側から第１部分６１によって第２部分６２を完全に覆い隠すことが可能となる。したがって、第１部分６１と第２部分６２が厳密に同一色でない場合においても、粒子６０を動作させながら画像を表示している間、スクリーン４０の色味が変化することを効果的に感知されにくくすることが可能となる。
図１５は、光吸収機能を有する例の粒子６０を示す。
粒子６０の駆動を制御することにより、第１部分６１及び第２部分６２の色の相違に大きな影響を受けることなく、スクリーン４０の色味変化を効果的に感知されにくくすることができる場合には、第１部分６１及び第２部分６２の一方が、光吸収機能を有するようにしてもよい。図１５に示す例では、第１部分６１は光拡散性を有し、第２部分６２は光吸収機能を有する。第２部分６２の光吸収機能は、一例として、第２部分６２が光吸収性の色材、具体的にはカーボンブラックやチタンブラック等の顔料を含むことにより、発現され得る。図１５に示す粒子６０では、プロジェクター２０からの画像光Ｌａとは異なる方向から入射する光Ｌｃを、第２部分６２によって吸収することができる。第２部分６２によって吸収される光は、例えば、スクリーン４０が設置された場所に存在する図示しない照明装置等からの環境光とすることができる。スクリーン４０に入射する画像光Ｌａ以外の光Ｌｃを選択して吸収することにより、表示画像の明るさを損なうことなく、表示画像のコントラストを効率的に改善することが可能となる。
さらに、上述した実施形態において、スクリーン４０が反射型スクリーンとして構成される例を示したが、この例に限らず、スクリーン４０を透過型スクリーンとして構成してもよい。透過型のスクリーン４０では、第２電極４２、第２カバー層４７、及び第２基材５２は、第１電極４１、第１カバー層４６、及び第１基材５１と同様に透明に構成され、同様の可視光透過率を有することが好ましい。また、粒子６０に入射した光の透過率が反射率よりも高くなるよう、粒子６０内に添加される拡散成分６６ｂ、６７ｂの大きさや量を調整することが好ましい。
さらに、上述した実施形態において、正の帯電性を有するモノマーや負の帯電性を有するモノマーを合成樹脂の重合を用いて単一色の粒子６０を作製し、この粒子６０が帯電している例を示したが、この例に限る必要はない。液体５７中での帯電特性が異なる複数部分を有する粒子６０は、公知の材料を用いて、様々な方法で合成される。例えば、性能の異なる材料からなる板状体を二層積層し、この積層体を所望のサイズに粉砕することによって、粒子６０を作製してもよい。帯電特性を有する材料は、例えば合成樹脂に、帯電制御剤を添加すればよい。帯電付与添加剤の例としては、静電気防止剤に用いられる、ポリアルキレングリコールを主成分とするポリマーに過塩素酸リチウム等を複合化させたイオン導電性付与剤を採用することができる。
さらに、上述した実施形態において、粒子６０が球体である例を示したが、この例に限る必要はない。粒子６０は、キャビティ５６ａ内で動作可能であれば、回転楕円体、立方体、直方体、錐体、円筒体等の外径を有するようにしてもよい。球体以外の外形を有する粒子６０を動作させることにより、粒子６０の内部拡散機能によらず、表面反射によって、スクリーン４０の拡散特性の経時変化を引き起こすことが可能となる。
さらに、光学シート５０、粒子層５５、及び粒子６０を上述した実施形態で説明した方法とは異なる方法で製造してもよい。また、粒子６０が、保持部５６に対して動作可能に保持されれば、液体５７が設けられていなくてもよい。
さらに、上述した実施形態において、スクリーン４０の積層構造の一例を示したが、これに限らず、特定の機能を発揮することを期待されたその他の機能層をスクリーン４０に設けてもよい。また、１つの機能層が２つ以上の機能を発揮するようにしてもよい。例えば、第１カバー層４６、第２カバー層４７、第１基材５１、又は第２基材５２等が、この機能層として働くようにしてもよい。機能層に付与される機能として、例えば、反射防止機能、耐擦傷性を有したハードコート機能、紫外線遮蔽機能、紫外線反射機能、又は防汚機能等が挙げられる。
図１６は、複数の線状電極部を有するスクリーン４０の例を示す。
さらに、上述した実施形態において、第１電極４１及び第２電極４２が、面状に形成され、粒子層５５を挟むように配置される例を示したが、この例に限る必要はない。第１電極４１及び第２電極４２の少なくとも一つがストライプ状に形成されるようにしてもよい。図１６に示す例では、第１電極４１及び第２電極４２の両方が、ストライプ状に形成されている。すなわち、第１電極４１は線状に延びる複数の第１線状電極部４１ａを有し、複数の第１線状電極部４１ａはその長手方向に直交する方向に配列されている。第２電極４２も第１電極４１と同様に、線状に延びる複数の第２線状電極部４２ａを有し、複数の第１線状電極部４１ａはその長手方向に直交する方向に配列されている。
図１６に示す例において、第１電極４１をなす複数の第１線状電極部４１ａ及び第２電極４２をなす複数の第２線状電極部４２ａは、共に、光学シート５０の観察者とは反対側の面上に配置されている。そして、第１電極４１をなす複数の第１線状電極部４１ａ及び第２電極４２をなす複数の第２線状電極部４２ａは、同一の配列方向に沿って、交互に配列されている。図１６に示された第１電極４１及び第２電極４２によっても、電力源３０から電圧を印加されることにより、光学シート５０の粒子層５５に電場を形成することができる。
さらに、上述した実施形態において、プロジェクター２０がラスタースキャン方式で、光をスクリーン４０に投射する例について説明したが、この例に限る必要はない。プロジェクターがラスタースキャン方式以外の方式、例えば、各瞬間にスクリーンの全領域に画像光を投射するようにしてもよい。このようなプロジェクターを用いた場合においてもスペックルが生じることになるが、上述のスクリーンを用いることによって、スクリーン４０での拡散波面が経時的に変化することになり、スペックルを効果的に目立たなくすることができる。さらに、背景技術の欄で説明した国際公開２０１２／０３３１７４に開示されたプロジェクターと組み合わせて、上述したスクリーンを用いることも可能である。このプロジェクターによれば、スペックルを有効に低減することができるが、このプロジェクターと上述のスクリーンとの組み合わせによれば、さらに効果的に、スペックルを目立たなくすることができる。
図１７は、他の実施形態のスクリーン１４０の断面の一部を示す。
スクリーン１４０は、図４に示したスクリーン４０の光学シート５０において、拡散部５３，５８を加えたものである。拡散部５３，５８は、光を透過する際に拡散する機能を有する。スクリーン１４０のその他の構成は、図４に示したスクリーン４０と同様でよい。さらに、図示しない拡散粒子５８ｂは粒子層５５の保持部５６や液体５７に含まれていて、粒子層５５に拡散透過層５８としての機能を持たせてもよい。
本実施形態では、拡散部５３，５８は、反射型のスクリーンの場合、拡散反射層５３を用い、透過型のスクリーンの場合、拡散透過層５８を用いる。拡散部５３，５８は、拡散反射層５３及び拡散透過層５８共に、図１７に示したように、拡散微粒子５３ａ，５８ａを含むことによって、光を拡散する機能を有すればよい。
図１８は、本実施形態の透過型のスクリーン１４０を用いた表示装置１０の一例を示す。
本実施形態の透過型の表示装置１０は、プロジェクター２０と、プロジェクター２０から画像光を照射されるスクリーン１４０と、を有する。ここで、スクリーン１４０は、図１７に示した構成のうち、少なくとも電極４１，４２と、粒子層５５及び拡散透過層５８を有していればよい。
また、表示装置１０は、プロジェクター２０とスクリーン１４０の間に配置されるフレネルレンズ７０、スクリーン１４０の視野角を拡大する視野角拡大部７１、コントラストを向上させる着色部７２のうち、少なくとも１つを用いてもよい。さらに、スクリーン１４０の耐久性を向上させるため、ハードコート部７３を用いてもよい。
フレネルレンズ７０は、プロジェクター２０から射出される光を屈折させて略平行光として射出する。フレネルレンズ７０は、プロジェクター２０とスクリーン１４０の間に配置される。フレネルレンズ７０は、同心円状フレネルレンズ又はシリンドリカルレンズと同様の効果があるリニアフレネルレンズのどちらでもよい。また、フレネルレンズ７０のフレネル面７０ａは、プロジェクター２０とスクリーン１４０のどちらに向けてもよい。フレネルレンズ７０は、シート状に形成されてもよい。
このようなフレネルレンズ７０を用いることによって、プロジェクター２０から射出される光を略平行光として射出することができ、スクリーン１４０上の画質を向上させることが可能となる。また、フレネルレンズ７０をシート状に形成することによって、スクリーン１４０を薄く形成することが可能となる。
視野角拡大部７１は、スクリーン１４０の視野角を拡大する。図１８に示す第１例では、視野角拡大部７１は、透明樹脂又は空気等の基材７１ａと、基材７１ａに黒色の三角形プリズム状に形成される光吸収部７１ｂと、を有する。基材７１ａは、光吸収部７１ｂよりも屈折率が高い。
プロジェクター２０から射出した光は、視野拡大部７１の基材７１ａ側から入射し、基材７１ａと光吸収部７１ｂの境界の斜面で全反射し、視野角を拡大させる。したがって、光吸収部７１ｂには、光はほとんど入射せず、光の利用効率を高くすることが可能となる。また、光吸収部７１ｂは、観察者Ｅ側からの外光を吸収する。したがって、コントラストを向上させることが可能となる。
なお、図１６に示した視野角拡大部７１は、光を上下方向に拡散させるように紙面の上下方向に光吸収部７１ｂを並べて形成しているが、光を左右方向に拡散させるように紙面の手前から奥へ向かう方向に光吸収部７１ｂを並べて形成してもよい。また、紙面の上下方向に並べた光吸収部７１ｂを有する視野拡大部７１と紙面の手前から奥へ向かう方向に並べた光吸収部７１ｂを有する視野拡大部７１を、プロジェクター２０と観察者Ｅの間に重ねて使用してもよい。視野拡大部７１を重ねて使用することで、光の利用効率を低下させることなく、効率的に広視野角で高コントラストなスクリーンを実現することが可能となる。
着色部７２は、半透明又は着色染料等によって着色された層であって、透過率を低くしてコントラストを向上させる。着色部７２は、独立した層として設けず、同様の機能を他の部分に持たせてもよい。例えば、保持部５６、液体５７及び粒子６０を着色してコントラストを向上させてもよい。また、着色部７２は、光源としてレーザーを用いる場合、輝線のみを通すように着色されていてもよい。
ハードコート層７３は、スクリーン最表層に公知のハードコート材料をコーティングすることによって形成され、耐久性を向上させる。ハードコート層７３は、浸水性又は撥水性を有してもよい。例えば、低温環境においてスクリーン１４０を使用する場合、ハードコート層７３に結露が発生するおそれがある。そのため、ハードコート層７３の表面は、フッ素又はシリコン等によるコーティング、凹凸構造、吸湿層の貼付、又は、電熱層等によって、形成されてもよい。このように形成することによって、結露及び汚れを防止することができる。
表示装置１０は、タッチパネル機能を搭載としてもよい。赤外光学イメージング方式では、表示装置１０の一部に赤外センサーを設けておき、赤外線を外部から照射すれば、表示装置１０と接触した位置を赤外照射が遮断された部位として赤外センサーが検知するので、タッチパネル機能を有することとなる。赤外線照射部は別途照射装置を設けてもよい。同様に、超音波方式では、表示装置１０の表面に超音波表面弾性波の発信子と受信子を設置しておき、この弾性波の減衰で接触位置を特定する。また表示装置１０の内部または外付けで、静電容量方式や膜抵抗方式のタッチパネルを搭載させてもよい。表示装置の内部にタッチパネルを搭載させるには、図１６に示したスクリーン１４０と着色部７２の間、又は着色部７２とハードコート層７３の間にタッチパネル層を形成すればよい。
図１９は、フレネルレンズ７０の他の例を示す。
フレネルレンズ７０は、フレネル面７０あとは反対の面を、拡散性を有する拡散面７０ｂに形成してもよい。拡散面７０ｂは、表面に凹凸等を形成すればよい。このような拡散面７０ｂを形成することによって、スクリーン全体の拡散性を向上させることが可能となる。
図２０は、視野角拡大部の第２例を示す。
図２０に示す第２例の視野角拡大部１７１は、基材としてのレンチキュラーレンズ１７１ａと、レンチキュラーレンズ１７１ａの一部に形成される光吸収部１７１ｂと、を有する。
レンチキュラーレンズ１７１ａは、シートのプロジェクター２０側の表面に微細な細長い第１シリンドリカルレンズ１７１ａ1が並べられ、シートの観察者Ｅ側の表面に微細な細長い第２シリンドリカルレンズ１７１ａ2と平面部１７１ａ3とが交互に形成される。光吸収部１７１ｂは、レンチキュラーレンズ１７１ａの平面部１７１ａ3に形成される。レンチキュラーレンズ１７１ａは、透明な樹脂で形成される。光吸収部１７１ｂは、黒色の塗装等によって形成される。
プロジェクター２０から射出した光は、視野拡大部１７１のレンチキュラーレンズ１７１ａの第１シリンドリカルレンズ１７１ａ1から入射し、第２シリンドリカルレンズ１７１ａ2から射出して、視野角を拡大させる。したがって、光吸収部１７１ｂには、光はほとんど入射せず、光の利用効率を高くすることが可能となる。また、光吸収部１７１ｂは、観察者Ｅ側からの外光を吸収する。したがって、コントラストを向上させることが可能となる。
なお、図２０に示した視野角拡大部７１は、光を上下方向に拡散させるように紙面の上下方向に第１シリンドリカルレンズ１７１ａ1及び第２シリンドリカルレンズ１７１ａ2を並べて形成しているが、光を左右方向に拡散させるように紙面の手前から奥へ向かう方向に第１シリンドリカルレンズ１７１ａ1及び第２シリンドリカルレンズ１７１ａ2を並べて形成してもよい。また、紙面の上下方向に並べた第１シリンドリカルレンズ１７１ａ1及び第２シリンドリカルレンズ１７１ａ2を有する視野拡大部１７１と紙面の手前から奥へ向かう方向に並べた第１シリンドリカルレンズ１７１ａ1及び第２シリンドリカルレンズ１７１ａ2を有する視野拡大部１７１を、プロジェクター２０と観察者Ｅの間に重ねて使用してもよい。視野拡大部１７１を重ねて使用することで、光の利用効率を低下させることなく、効率的に広視野角で高コントラストなスクリーンを実現することが可能となる。
また、視野角拡大部７１は、マイクロレンズアレイ等でもよい。光吸収部１７１ｂは、ピンホールアレイ等でもよい。
図２１は、視野角拡大部の第３例を示す。
図２１に示す第３例の視野角拡大部２７１は、基材としてのレンチキュラーレンズ２７１ａと、レンチキュラーレンズ２７１ａの一部に形成される光吸収部２７１ｂと、を有する。
レンチキュラーレンズ２７１ａは、シートのプロジェクター２０側の表面に微細な細長いシリンドリカルレンズ２７１ａ1が並べられ、シートの観察者Ｅ側の表面に平面部２７１ａ3が形成される。レンチキュラーレンズ２７１ａは、透明な樹脂で形成される。光吸収部２７１ｂは、レンチキュラーレンズ２７１ａのシリンドリカルレンズ２７１ａ1を覆うように形成される。光吸収部２７１ｂは、塗装等によって層状に形成される。
プロジェクター２０から射出した光は、視野拡大部２７１の光吸収部２７１ｂから入射し、平面部２７１ａ3から射出して、視野角を拡大させる。また、光吸収部２７１ｂは、内部反射を繰り返し、観察者Ｅ側からの外光を減衰する。したがって、コントラストを向上させることが可能となる。
なお、図２１に示した視野角拡大部７１は、光を上下方向に拡散させるように紙面の上下方向にシリンドリカルレンズ２７１ａ1を並べて形成しているが、光を左右方向に拡散させるように紙面の手前から奥へ向かう方向にシリンドリカルレンズ２７１ａ1を並べて形成してもよい。また、紙面の上下方向に並べたシリンドリカルレンズ２７１ａ1を有する視野拡大部２７１と紙面の手前から奥へ向かう方向に並べたシリンドリカルレンズ１７１ａ1を有する視野拡大部２７１を、プロジェクター２０と観察者Ｅの間に重ねて使用してもよい。視野拡大部２７１を重ねて使用することで、光の利用効率を低下させることなく、効率的に広視野角で高コントラストなスクリーンを実現することが可能となる。
また、視野角拡大部７１は、マイクロレンズアレイ等でもよい。
次に本実施形態の反射型及び透過型それぞれの拡散部５３，５８についてさらに説明する。本実施形態では、拡散部５３，５８は、反射型のスクリーン４０の場合、拡散反射層５３を用い、透過型のスクリーン１４０の場合、拡散透過層５８を用いる。拡散部５３，５８は、拡散反射層５３及び拡散透過層５８共に、図１７に示したように、拡散微粒子５３ａ，５８ａを含むことによって、光を拡散する機能を有すればよい。
拡散反射層５３の場合、拡散微粒子５３ａは、アクリル樹脂等の主成分との屈折率差が大きい酸化チタン等の金属化合物を用いればよい。拡散微粒子５３ａは、主成分との屈折率差が大きいと、後方散乱が起こりやすくなり、反射型として用いることが好ましい。
拡散透過層５８の場合、拡散微粒子５３ａは、アクリル樹脂等の主成分との屈折率差が小さい樹脂ビーズや二酸化ケイ素等の材料を用いればよい。拡散微粒子５３ａは、主成分との屈折率差が小さいと、前方散乱が起こりやすくなり、透過型として用いることが好ましい。
拡散部５３，５８は、図７に示すように、粒子層５５から離れていてもよい。拡散部５３，５８と粒子層５５の間は、空気の層であってもよい。拡散部５３，５８は、粒子層５５の両側にそれぞれ設けてもよい。
図２２は、拡散部５３，５８の他の例を示す。
拡散部５３，５８は、表面に不規則な凹凸を形成することで拡散反射層５３及び拡散透過層５８としてもよい。この場合、拡散部５３，５８の凹凸は、粒子層５５側に形成されてもよい。また、図２２に示すように、拡散部５３，５８は、粒子層５５から離れていてもよい。拡散部５３，５８と粒子層５５の間は、空気の層であってもよい。拡散部５３，５８は、粒子層５５の両側にそれぞれ設けてもよい。
次に、粒子６０についてさらに説明する。本実施形態では、図５に示したように、粒子６０は、多相ポリマー粒子であって、第１部分６１と第２部分６２とを有する。第１部分６１と第２部分６２は、第１ポリマー部分６１と第２ポリマー部分６２に言い換えてもよい。
反射型の粒子６０の場合、粒子６０の第１主部６６ａ及び第２主部６７ａは、アクリル樹脂等を用い、第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂは、第１主部６６ａ及び第２主部６７ａとの屈折率差が大きい酸化チタン等の金属化合物を用いればよい。第１主部６６ａ及び第２主部６７ａと第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂは、屈折率差が大きいと、後方散乱が起こりやすくなり、反射型として用いることが好ましい。
透過型の粒子６０の場合、粒子６０の第１主部６６ａ及び第２主部６７ａは、アクリル樹脂等を用い、第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂは、第１主部６６ａ及び第２主部６７ａとの屈折率差が小さい二酸化ケイ素等の材料を用いればよい。第１主部６６ａ及び第２主部６７ａと第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂは、屈折率差が小さいと、前方散乱が起こりやすくなり、透過型として用いることが好ましい。
なお、粒子層５５では、保持部５６、液体５７、粒子６０に対して着色料を用いて色をつけてもよい。
図２３は、粒子６０におけるキャビティ５６ａの考え方を示す。
本実施形態では、単一のキャビティ５６ａ内に単一の粒子６０が含まれる。キャビティ５６ａは、粒子６０が移動できない単位を１つと考える。したがって、図２３（ａ）に示した例では、２つのキャビティ６０ａにそれぞれ粒子６０が含まれている。また、図２３（ｂ）に示した例では、３つのキャビティ６０ａにそれぞれ粒子６０が含まれている。すなわち、単一のキャビティ５６ａ内に単一の粒子６０が含まれていることになる。
上述した実施形態において、第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂは球体である例を示したが、この例に限る必要はない。第１拡散成分６６ｂ
第２拡散成分６７ｂは、回転楕円体、立方体、直方体、錐体、円筒体等の外径を有するようにしてもよい。
第１拡散成分６６ｂ及び第２拡散成分６７ｂが回転楕円体、立方体、直方体、錐体、円筒体等の形状の場合、直径とは、面積円相当径（Heywood径）を意味する。面積円相当径ｄは、以下の式から求められる。
ｄ＝（4×S/π）1/2
ただし、
ｄは、面積円相当径、
Sは、拡散成分断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）像から取得される面積、
である。
また、粒子６０の直径は、３０μｍ〜２００μｍが好ましい。粒子６０の場合も形状が球で無い場合、上述した式から面積円相当径ｄを求める。
直径は、顕微鏡写真又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）像から取得する。
なお、本実施形態で反射率、反射率スペクトル、透過率、透過率スペクトルは、ミクロトームで切片を作製し、顕微分光法で測定する。そして、本実施形態で透明とは、可視光領域のいずれかの波長での透過率が反射率を上回っていることをいう。
また、粒子６０の第１部分６１、第２部分６２に対して、非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なるとは、１％以上異なる場合をいう。
さらに、粒子の画像をあらかじめ定められた合格基準と比較する場合の合格基準とは、例えば、粒子直径、粒度分布（ある期間における複数の粒子を測定して計算される）、所定の波長における透過率、透過率スペクトル、所定の波長における反射率、反射率スペクトル、それらの分布（ある期間における複数の粒子を測定して計算される）等である。
また、第１領域と第２領域の比率は、マイクロチャネル法を用いて、マイクロチップの上から観察した際の第１領域と第２領域の界面が奥行き方向に形成される画像から測定する。
以上、本実施形態の粒子６０の一例によれば、比誘電率の異なる第１部分６１と第２部分６２を含み、第１部分６１と第２部分６２は、非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なるので、光学シート５０やスクリーン４０に用いるにあたり、スペックルを十分に低減することが可能であって、且つ、色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することが可能となる。また、所定の波長の光に対して異なる反応となり、粒子６０が正常に作動していることを確認することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、所定の波長は、紫外線帯域又は赤外線帯域であるので、一般の紫外線又は赤外線の光源で対応することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、紫外線で励起され、紫外線、可視光、又は赤外線の蛍光を発するので、粒子６０の作動を容易に確認することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、可視光又は赤外線で励起され、赤外線の蛍光を発するので、粒子６０の作動を容易に確認することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、紫外線で励起され、紫外線、可視光、又は赤外線のリン光を発する粒子６０の作動を容易に確認することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、可視光又は赤外線で励起され、赤外線のリン光を発するので、粒子６０の作動を容易に確認することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、第１部分と２部分は、可視光領域において単一色又は透明であるので、映像光を含まないスクリーン固有の反射色または透過色を変化させることなく、拡散波面を時間変化させることが可能である。
さらに、本実施形態の光学シート５０の一例によれば、所定の厚みを有する保持部５６と、保持部５６に形成されたキャビティ５６ａ内に収容される粒子６０と、を有する粒子層５５を備えるので、スクリーン４０に用いるにあたり、スペックルを十分に低減することが可能であって、且つ、色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することが可能となる。
また、本実施形態の光学シート５０の一例によれば、粒子層５５を挟んだ基材５１，５２を備えるので、光学シート５０の剛性を強くすることが可能となる。
さらに、本実施形態のスクリーン４０の一例によれば、光学シート５０と、電圧を印加されることによって、粒子層５５の粒子６０を駆動するための電場を形成する電極４１，４２と、を備えるので、電極４１，４２によって形成される電場に応じて、比誘電率の異なる第１部分６１と第２部分６２を含む粒子６０を的確に動作させることが可能となる。そして、粒子６０が動作することによって、スクリーン４０の拡散特性が経時的に変化し、スペックルを十分に低減することが可能であって、且つ、色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することが可能となる。
また、本実施形態のスクリーン４０の一例によれば、紫外線帯域を吸収又は反射する光学層を有するので、屋外で使用する際に粒子６０が励起されて蛍光又はリン光が見えてしまうことを抑制することが可能となる。
さらに、本実施形態の表示装置１０の一例によれば、スクリーン４０と、スクリーン４０にコヒーレント光を照射するプロジェクター２０と、を備えるので、プロジェクター２０から照射されたコヒーレント光のスペックルを十分に低減することが可能であって、且つ、色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することが可能となる。
また、本実施形態の表示装置１０の一例によれば、スクリーン４０の電極４１，４２に電圧を印加する電力源３０と、電力源３０から電極４１，４２に印加される印加電圧を制御する制御装置３５と、をさらに備え、制御装置３５は、粒子層５５で粒子６０を動作させるよう、電力源３０の印加電圧を制御するので、粒子６０をさらに的確に動作させることができ、スペックルをさらに十分に低減することが可能となる。
また、本実施形態の表示装置１０の一例によれば、制御装置３５は、１８０°未満の角度範囲内で粒子６０を繰り返し回転させるよう、電力源３０の印加電圧を制御するので、第１部分６１及び第２部分６２のうちの少なくとも一方を選択して、的確に観察者側に位置させることが可能となる。
また、本実施形態の表示装置１０の一例によれば、制御装置３５は、スクリーン４０の法線方向に沿って観察者側から第１部分６１が第２部分６２の少なくとも一部を覆うよう、電力源３０の印加電圧により、粒子６０の向き及び位置の少なくとも一方を制御するので、第１部分６１と第２部分６２が厳密に同一色でない場合においても、粒子６０を動作させながら画像を表示している間、スクリーン４０の色味が変化することを効果的に感知されにくくすることが可能となる。
さらに、本実施形態の粒子検査装置８０の一例によれば、粒子６０を観察する顕微鏡８２と、粒子６０を照明する光源８３，８４と、顕微鏡８２によって観察された画像を撮像する撮像部８５と、撮像部８５が撮像した粒子６０の画像をあらかじめ定められた合格基準と比較する制御部８１と、を備えるので、粒子６０を的確に検査することが可能となる。
さらに、本実施形態の粒子製造装置７０の一例によれば、粒子６０の第１部分６１を形成する第１材料６１ａを貯留する第１貯留部７１と、粒子６０の第２部分６２を形成する第２材料６２ａを貯留する第２貯留部７２と、液体又は気体のキャリア６３ａを貯留するキャリア貯留部７３と、第１貯留部７１、第２貯留部７２、及びキャリア貯留部７３にそれぞれ連結され、第１材料６１ａ、第２材料６２ａ、第１材料６１ａ及び第２材料６２ａから形成された粒子６０、並びに、キャリア６３ａが流れる流路７４と、粒子６０を硬化させる硬化部７８と、流路７４を分岐する分岐部７５と、分岐部７５によって分岐された一方に連結される排出部７６と、分岐部７５によって分岐された他方に連結される廃棄部７７と、粒子検査装置８０と、を備え、制御部８１は、撮像部８５が撮像した粒子６０の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしている場合、硬化部７８で粒子６０を硬化した後、分岐部７５を粒子６０が排出部７６から排出されるように制御し、撮像部８５が撮像した粒子６０の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、分岐部７５を粒子６０が廃棄部７７から廃棄されるように制御するので、粒子６０を的確に製造することが可能となる。
さらに、本実施形態の粒子製造装置７０の一例によれば、制御部８１は、撮像部８５が撮像した粒子６０の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、第１貯留部７１から流出させる第１材料６１ａの流量又は第２貯留部７２から流出させる第２材料６２ａの流量のうち、少なくとも１つを制御するので、迅速にフィードバックして無駄を少なくすることが可能となる。
さらに、本実施形態の粒子検査方法の一例によれば、粒子６０を照明するステップと、粒子６０の画像を撮像するステップと、撮像された粒子６０の画像とあらかじめ定められた合格基準と比較するステップと、を有するので、粒子６０を的確に検査することが可能となる。
さらに、本実施形態の粒子製造方法の一例によれば、所定量の第１部分６１を形成する第１材料６１ａと第２部分６２を形成する第２材料６２ａを流路に流すステップと、所定量のキャリア６３ａを流路７４に流し、第１材料６１ａと第２材料６２ａからなる二相流を所定の長さで切り取るステップと、粒子検査方法を実行するステップと、粒子６０があらかじめ定められた合格基準を満たしている場合、粒子６０を硬化させた後、排出するステップと、粒子６０があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、粒子６０を硬化させず、廃棄するステップと、を有するので、粒子６０を的確に製造することが可能となる。
また、本実施形態の粒子製造方法の一例によれば、粒子６０があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、第１材料６１ａの流量又は第２材料６２ａの流量のうち、少なくとも１つを制御するので、迅速にフィードバックして無駄を少なくすることが可能となる。
さらに、本実施形態のスクリーン製造方法の一例によれば、粒子製造方法で形成された粒子６０を分散させたインキをシート化するステップと、シートを液体に浸漬させて粒子６０の周囲にキャビティ５６ａが形成され粒子層５５が製造されるステップと、粒子層５５が基材５１，５２に挟まれ光学シート５０が製造されるステップと、光学シート５０に電場を形成する電極４１，４２を設けスクリーン４０を製造するステップと、を有するので、スクリーン４０を的確に製造することが可能となる。
さらに、本実施形態のスクリーン検査方法の一例によれば、スクリーン製造方法で製造されたスクリーン４０に対して、電界の向きを規則的に反転させて粒子６０を反転させるステップと、スクリーン４０を照明するステップと、光学デバイスでスクリーン４０の反射率又は透過率を測定するステップと、測定されたスクリーン４０の反射率又は透過率をあらかじめ定めた合格基準と比較するステップと、を有するので、スクリーン４０を的確に検査することが可能となる。
さらに、本実施形態の粒子６０の一例によれば、比誘電率の異なる第１部分６１と第２部分６２を含み、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、紫外線で励起され、紫外線、可視光、又は赤外線の蛍光を発するので、粒子６０の作動を容易に確認することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、比誘電率の異なる第１部分６１と第２部分６２を含み、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、可視光又は赤外線で励起され、赤外線の蛍光を発するので、粒子６０の作動を容易に確認することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、比誘電率の異なる第１部分６１と第２部分６２を含み、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、紫外線で励起され、紫外線、可視光、又は赤外線のリン光を発するので、粒子６０の作動を容易に確認することが可能となる。
また、本実施形態の粒子６０の一例によれば、比誘電率の異なる第１部分６１と第２部分６２を含み、第１部分６１と第２部分６２のうち少なくとも１つは、可視光又は赤外線で励起され、赤外線のリン光を発するので、粒子６０の作動を容易に確認することが可能となる。
なお、本実施形態では、いくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の組み合わせ又は変形が可能である。
１０…表示装置
２０…プロジェクター
２１…コヒーレント光源
３０…電力源
３５…制御装置
４０…スクリーン
４１…第１電極
４２…第２電極
４６…第１カバー層
４７…第２カバー層
５０…光学シート
５１…第１基材
５２…第２基材
５５…粒子層
５６…保持部
５６ａ…キャビティ
５７…液体
６０…粒子
６１…第１部分
６６ａ…第１主部
６６ｂ…第１拡散成分
６２…第２部分
６７ａ…第２主部
６７ｂ…第２拡散成分
７０…粒子製造装置
７１…第１貯留部
７２…第２貯留部
７３…キャリア貯留部
７４…流路
７５…分岐部
７６…排出部
７７…廃棄部
７８…硬化部
８０…粒子検査装置
８１…制御部
８２…顕微鏡
８３…反射光源
８４…透過光源
８５…撮像部

Claims (27)

  1. 比誘電率の異なる第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分は、非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なる、粒子を含むスクリーンであって、
    所定の厚みを有する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層を持つ光学シートと、
    電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、
    を備える、
    スクリーン。
  2. 前記粒子層を挟んだ基材を備える、
    請求項１に記載のスクリーン。
  3. 紫外線帯域を吸収又は反射する光学層を有する、
    請求項２に記載のスクリーン。
  4. 請求項２又は３に記載のスクリーンと、
    前記スクリーンにコヒーレント光を照射するプロジェクターと、
    を備える、
    表示装置。
  5. 前記スクリーンの前記電極に電圧を印加する電力源と、
    前記電力源から前記電極に印加される印加電圧を制御する制御装置と、
    をさらに備え、
    前記制御装置は、前記粒子層で前記粒子を動作させるよう、前記電力源の印加電圧を制御する、
    請求項４に記載の表示装置。
  6. 前記制御装置は、１８０°未満の角度範囲内で前記粒子を繰り返し回転させるよう、前記電力源の印加電圧を制御する、
    請求項５に記載の表示装置。
  7. 前記制御装置は、前記スクリーンの法線方向に沿って観察者側から前記第１部分が前記第２部分の少なくとも一部を覆うよう、前記電力源の印加電圧により、前記粒子の向き及び位置の少なくとも一方を制御する、
    請求項５又は６に記載の表示装置。
  8. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載のスクリーンに用いられる粒子であって、
    比誘電率の異なる第１部分と第２部分を含み、
    前記第１部分と前記第２部分は、
    非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なる、
    粒子。
  9. 前記所定の波長は、紫外線帯域又は赤外線帯域である、
    請求項８に記載の粒子。
  10. 前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、
    紫外線で励起され、
    紫外線、可視光、又は赤外線の蛍光を発する、
    請求項８又は９に記載の粒子。
  11. 前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、
    可視光又は赤外線で励起され、
    赤外線の蛍光を発する、
    請求項８又は９に記載の粒子。
  12. 前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、
    紫外線で励起され、
    紫外線、可視光、又は赤外線のリン光を発する、
    請求項８又は９に記載の粒子。
  13. 前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、
    可視光又は赤外線で励起され、
    赤外線のリン光を発する、
    請求項８又は９に記載の粒子。
  14. 所定の厚みを有する保持部と、
    前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される請求項８乃至１３のいずれか１つに記載の粒子と、
    を有する粒子層を備える、
    光学シート。
  15. 前記粒子層を挟んだ基材を備える、
    請求項１４に記載の光学シート。
  16. 請求項８乃至１３のいずれか１つに記載の粒子を観察する顕微鏡と、
    前記粒子を照明する光源と、
    前記顕微鏡によって観察された画像を撮像する撮像部と、
    前記撮像部が撮像した前記粒子の画像をあらかじめ定められた合格基準と比較する制御部と、
    を備える、
    粒子検査装置。
  17. 請求項８乃至１３のいずれか１つに記載の粒子を照明するステップと、
    前記粒子の画像を撮像するステップと、
    撮像された前記粒子の画像とあらかじめ定められた合格基準と比較するステップと、
    を有する、
    粒子検査方法。
  18. 第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、紫外線で励起され、紫外線、可視光、又は赤外線の蛍光を発する粒子と、
    前記粒子を保持する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層と、
    電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、
    を備える、
    スクリーン。
  19. 第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、可視光又は赤外線で励起され、赤外線の蛍光を発する粒子と、
    前記粒子を保持する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層と、
    電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、
    を備える、
    スクリーン。
  20. 第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、紫外線で励起され、紫外線、可視光、又は赤外線のリン光を発する粒子と、
    前記粒子を保持する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層と、
    電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、
    を備える、
    スクリーン。
  21. 第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分のうち少なくとも１つは、可視光又は赤外線で励起され、赤外線のリン光を発する粒子と、
    前記粒子を保持する保持部、及び、前記保持部に形成されたキャビティ内に収容される前記粒子、を有する粒子層と、
    電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、
    を備える、
    スクリーン。
  22. 比誘電率の異なる第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分は、非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なる、粒子を製造する装置であって、
    前記粒子の前記第１部分を形成する第１材料を貯留する第１貯留部と、
    前記粒子の第２部分を形成する第２材料を貯留する第２貯留部と、
    液体又は気体のキャリアを貯留するキャリア貯留部と、
    前記第１貯留部、前記第２貯留部、及び前記キャリア貯留部にそれぞれ連結され、前記第１材料、前記第２材料、前記第１材料及び前記第２材料から形成された前記粒子、並びに、前記キャリアが流れる流路と、
    前記粒子を硬化させる硬化部と、
    前記流路を分岐する分岐部と、
    前記分岐部によって分岐された一方に連結される排出部と、
    前記分岐部によって分岐された他方に連結される廃棄部と、
    前記粒子を観察する顕微鏡、前記粒子を照明する光源、前記顕微鏡によって観察された画像を撮像する撮像部、及び、前記撮像部が撮像した前記粒子の画像をあらかじめ定められた合格基準と比較する制御部、を備える、粒子検査装置と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記撮像部が撮像した前記粒子の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしている場合、前記硬化部で前記粒子を硬化した後、前記分岐部を前記粒子が前記排出部から排出されるように制御し、
    前記撮像部が撮像した前記粒子の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、前記分岐部を前記粒子が前記廃棄部から廃棄されるように制御する、
    粒子製造装置。
  23. 前記制御部は、
    前記撮像部が撮像した前記粒子の画像があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、前記第１貯留部から流出させる前記第１材料の流量又は前記第２貯留部から流出させる前記第２材料の流量のうち、少なくとも１つを制御する、
    請求項２２に記載の粒子製造装置。
  24. 比誘電率の異なる第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分は、非可視光の波長の反射率又は反射率スペクトル、若しくは、非可視光の波長の透過率又は透過率スペクトルが異なる、粒子を製造する方法であって、
    所定量の前記第１部分を形成する第１材料と前記第２部分を形成する第２材料を流路に流すステップと、
    所定量のキャリアを前記流路に流し、前記第１材料と前記第２材料からなる二相流を所定の長さで切り取るステップと、
    前記粒子を照明するステップ、前記粒子の画像を撮像するステップ、及び、撮像された前記粒子の画像とあらかじめ定められた合格基準と比較するステップ、を有する粒子検査方法を実行するステップと、
    前記粒子があらかじめ定められた合格基準を満たしている場合、前記粒子を硬化させた後、排出するステップと、
    前記粒子があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、前記粒子を硬化させず、廃棄するステップと、
    を有する、
    粒子製造方法。
  25. 前記粒子があらかじめ定められた合格基準を満たしていない場合、前記第１材料の流量又は前記第２材料の流量のうち、少なくとも１つを制御する
    請求項２４に記載の粒子製造方法。
  26. 請求項２４又は２５に記載された粒子製造方法で形成された粒子を分散させたインキをシート化するステップと、
    前記シートを液体に浸漬させて前記粒子の周囲にキャビティが形成され粒子層が製造されるステップと、
    前記粒子層が基材に挟まれ光学シートが製造されるステップと、
    前記光学シートに電場を形成する電極を設けスクリーンを製造するステップと、
    を有する、
    スクリーン製造方法。
  27. 請求項２６に記載されたスクリーン製造方法で製造されたスクリーンに対して、電界の向きを規則的に反転させて前記粒子を反転させるステップと、
    前記スクリーンを照明するステップと、
    光学デバイスで前記スクリーンの反射率又は透過率を測定するステップと、
    測定された前記スクリーンの反射率又は透過率をあらかじめ定めた合格基準と比較するステップと、
    を有する、
    スクリーン検査方法。
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