JP7435095B2 - 反射スクリーン、反射スクリーンユニット及び映像表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の課題は、支持板との密着性を向上させた反射スクリーン、これを備える反射スクリーンユニット及び映像表示装置を提供することである。
本明細書において、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。
本明細書において、スクリーン面とは、スクリーン全体として見たときにおける、スクリーンの平面方向となる面を示すものであり、スクリーンの画面(表示面)に平行であるとする。
図1に示すように、映像表示装置100は、反射スクリーンユニット1、映像源2等を備えている。反射スクリーンユニット1は、反射スクリーン10(後述)等を備え、映像源2から投射される映像光Lを反射して、映像源側の画面(表示面)に映像を表示する。反射スクリーンユニット1の詳細に関しては、後述する。
更に、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、反射スクリーンユニット1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)に相当する。これら各方向は、それぞれ、Y方向、X方向、Z方向に平行である。なお、本明細書では、「~方向」を「~側」ともいう。
映像源2は、映像表示装置100の使用状態において、反射スクリーンユニット1の画面(表示領域)を映像源側(+Z側)の正面方向(スクリーン面の法線方向)から見た場合に、反射スクリーンユニット1の画面左右方向の中央であって、反射スクリーンユニット1の画面よりも鉛直方向下方側(-Y側)に設置される。
反射スクリーンユニット1の画面(表示領域)は、使用状態において、映像源側(+Z側)の観察者O1側から見て長辺方向が画面左右方向(X方向)となる矩形状である。すなわち、本実施形態の反射スクリーンユニット1(反射スクリーン10)の画面は、映像源側から見て横長の四角形である。
図3は、反射スクリーン10を背面側(-Z側)から見た図である。なお、図3において、レンズ層11の背面側に設けられる反射層12の図示は省略している。
図4は、反射スクリーンユニット1の分解斜視図である。図4では、各部の外観、形状等を簡略化している。
<反射スクリーン10>
反射スクリーン10は、映像源2から投射された映像光を反射させて観察可能に表示するシート部材(積層体)である。本実施形態の反射スクリーン10は、レンズ層11、反射層12及び光拡散層13を備えている。なお、反射スクリーン10としては、少なくともレンズ層11及び反射層12を備えていればよい。
レンズ層11は、光拡散層13の背面側(-Z側)に形成される、光透過性を有するシート材である。レンズ層11は、図3に示すように、点Cを中心として、単位レンズ111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している。サーキュラーフレネルレンズ形状において、光学的中心(フレネルセンター)となる点Cは、反射スクリーン10の画面(表示領域)の領域外であって、反射スクリーン10の下側(-Y側)に位置している。本実施形態では、光学的中心Cは、図3に示すように、反射スクリーン10の幾何学的中心Aを通る画面上下方向(Y方向)に平行な線(図3中の一点鎖線)上に設けられており、サーキュラーフレネルレンズ形状は、この線(図3中の一点鎖線)に対して線対称に形成されている。
ここで、レンズ高さh1は、例えば、0.1mm以下とすることが望ましい。また、平坦部114の幅w(図2参照)は、例えば、反射スクリーン10の画面の縦及び又は横の寸法に対して、0.5~1.0%程度である。
なお、上記寸法、及び、範囲はあくまで一例であり、これに限定されるものでない。
また、本実施形態では、画面の各方向の端縁において、平坦部114の平坦面高さh2を同じ値(一定値)としているが、後述するように、平坦面高さh2は、画面の各方向において異なる値としてもよい。この場合、平坦面高さh2のうち最も小さい平坦面高さh2minにおいて、h2≧h1の関係を満たす、すなわち、h2min≧h1maxの関係を満たすように形成される。
平坦部114の作用・機能については、後述する。
レンズ層11は、例えば、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、ブラ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。レンズ層11は、紫外線硬化型樹脂が充填されたサーキュラーフレネルレンズ形状を賦形する成形型200に光拡散層13(後述)を押圧し、紫外線を照射して硬化させた後、成形型から離型する紫外線成形法等により作製される。
反射層12は、光を反射する作用を有する層である。反射層12は、光を反射するために十分な厚さを有し、単位レンズ111の少なくともレンズ面112に形成されている。本実施形態において、反射層12は、図2に示すように、レンズ面112に形成されているが、非レンズ面113には形成されていない。なお、反射層12は、光を反射しない程度の薄さであれば、非レンズ面113の少なくとも一部に形成されていてもよい。
光拡散層13は、光透過性を有する樹脂を母材とし、光を拡散する拡散剤を含有する層である。光拡散層13は、視野角を広げたり、明るさの面内均一性を向上させたりする機能を有する。光拡散層13の母材となる樹脂としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂、PC(ポリカーボネート)樹脂、MS(メチルメタクリレート・スチレン)樹脂、MBS(メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン)樹脂、TAC(トリアセチルセルロース)樹脂、PEN(ポリエチレンナフタレート)樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。
ベゼル20は、反射スクリーンユニット1の映像源側(+Z側)に配置される部材である。図4に示すように、ベゼル20は、反射スクリーン10の平坦部114(図中、破線の外側領域)に対応する領域を覆うように、枠形に構成されている。ベゼル20は、例えば、プラスチック、金属、木材等により構成される。なお、ベゼル20は、反射スクリーンユニット1の側面全体を覆うような箱枠形の形状であってもよい。
支持板30は、反射スクリーンユニット1において、反射スクリーン10の背面側(-Z側)に配置される部材である。反射スクリーン10と支持板30とは、接合層40(後述)を介して接合される。
支持板30は、反射スクリーン10を支持するのに十分な剛性をする部材であれば、その材料は特に限定されない。支持板30としては、例えば、アルミニウム等の金属製の板材、アクリル系樹脂等の樹脂製の板材を用いることができる。また、支持板30として、表裏面をアルミニウム等の薄板とし、芯材としてアルミニウム等の薄板により構成されたハニカム構造を備える金属製の板材(例えば、ハニカムパネル)を用いても良い。支持板30は、外光の映り込み、外光によるコントラストの低下等を抑制する観点から、光透過性を有しない部材であることが好ましい。
接合層40は、反射スクリーン10と支持板30とを一体に接合する機能を有する層である。接合層40は、粘着剤、接着剤等により形成される。接合層40としては、例えば、紫外線硬化樹脂や、熱硬化樹脂等を用いることができる。接合層40は、黒色又は光透過性が低いことが望ましい。
なお、図4では、接合層40をシート状に示しているが、接合層40となる粘着剤、接着剤等は、反射スクリーン10の背面側(-Z側)にコーティング(塗布)される。そのため、反射スクリーン10の背面側(-Z側)に接合層40となる粘着剤等をコーティングすると、図2に示すように、接合層40の背面側(-Z側)には、単位レンズ111による凹凸形状に起因する凹凸が形成されることとなる。
仮に、平坦部114の領域にも単位レンズ111が形成されている(レンズ層11に平坦部114が設けられていない)場合、レンズ層11(シート材)を成形型から離型しにくくなる。その場合、レンズ層11を成形型から強引に剥がそうとすると、離型の際にレンズ層11に過剰な力がかかるため、レンズ層11が白化したり、単位レンズ111にクラックが発生したりする可能性がある。一方、レンズ層11を成形型から離型しやすくするために、離型剤が使用される場合がある。しかし、離型剤を成形型に塗布した場合、離型剤の成分により成形型の劣化が促進されることがある。また、離型剤をレンズ層11となる樹脂材に添加した場合、ブリードアウトにより接合層40との密着性が低下する可能性がある。
これにより、レンズ層11の製造過程において、成型したレンズ層11を成形型から離型する場合に、この上側(+Y側)の端縁の平坦部114を剥離開始部とすることにより、より容易に円滑にレンズ層11を成形型から剥離させることができる。
仮に、上側(+Y側)の端縁以外の端縁に設けられた平坦部114を剥離開始部とした場合、剥離過程において、レンズ層11に形成された単位レンズ111の頂部t等と成形型とが接触してしまう可能性があり、レンズ層11が傷付いて離型痕が残ったり、破損したりする場合がある。
上述の実施形態では、平坦部114は、レンズ層11の4つのすべての端縁に形成される例を示したが、これに限定されるものでない。反射スクリーン10の平坦部114は、画面左右方向(X方向)又は画面上下方向(Y方向)のいずれかの端縁に形成されていてもよい。また、平坦部114は、画面左右方向及び又は画面上下方向において、いずれか一方(+X方向又は-X方向、+Y方向又は-Y方向)の端縁に形成されていてもよい。更に、平坦部114を形成する端縁の位置は、上記の組み合わせであってもよい。
反射スクリーン10のレンズ層11は、サーキュラーフレネルレンズ形状に限らず、単位レンズ111がスクリーン面に沿って画面上下方向等に配列されたリニアフレネルレンズ形状を有する形態であってもよい。
光拡散層13は、母材となる樹脂に光の拡散剤を含有させた形態に限らず、母材となる樹脂の映像源側(+Z側)の表面にマット加工を施した形態であってもよい。また、レンズ層11の映像源側の表面にマット加工を施した形態であってもよい。その場合、単体の層としての光拡散層13を省略できる。
また、反射スクリーンユニット1の画面は、映像源側の観察者O1側から見た場合に、各辺が画面左右方向及び画面上下方向で等しい正方形であってもよい。
2 映像源
10 反射スクリーン
11 レンズ層
12 反射層
13 光拡散層
20 ベゼル
30 支持板
40 接合層
100 映像表示装置
111 単位レンズ
112 レンズ面
113 非レンズ面
114 平坦部
Claims (7)
- 映像源から投射された映像光を反射させて観察可能に表示する反射スクリーンであって、
単位レンズが複数配列されたフレネルレンズ形状のレンズ層と、
前記レンズ層の前記単位レンズに形成され、光を反射する反射層と、
を備え、
前記単位レンズは、前記レンズ層の厚み方向において映像源側から背面側に向けて凸となり、
前記レンズ層は、少なくとも一端縁に背面側が平坦面となる平坦部が形成され、
前記レンズ層の厚み方向において、前記単位レンズの最も映像源側となる位置から最も背面側となる位置までの距離であるレンズ高さh1のうち最も大きいレンズ高さh1maxと、前記単位レンズの最も映像源側となる位置から前記平坦部の前記平坦面までの距離である平坦面高さh2とが、h2≧h1maxを満たし、
前記平坦面高さh2は、前記平坦部の位置に応じて相違しており、
前記平坦面高さh2のうち最も小さい平坦面高さh2minが、h2min≧h1maxを満たす反射スクリーン。 - 請求項1に記載の反射スクリーンであって、
前記レンズ層は、映像源側から見て横長の四角形であり、
前記平坦部は、前記レンズ層の長辺側の少なくとも一端縁に形成されている反射スクリーン。 - 請求項1に記載の反射スクリーンであって、
前記レンズ層は、映像源側から見て横長の四角形であり、
前記平坦部は、前記レンズ層の長辺側の少なくとも一端縁及び短辺側の少なくとも一端辺に形成されている反射スクリーン。 - 請求項1~3までのいずれか一項に記載の反射スクリーンであって、
前記単位レンズは、映像光が入射するレンズ面と、前記単位レンズの配列方向において前記レンズ面に隣接する非レンズ面とを有し、
前記平坦部は、前記レンズ層の端縁のうち、前記単位レンズの配列方向において、前記非レンズ面よりも前記レンズ面側となる端縁に少なくとも設けられている反射スクリーン。 - 請求項1~4までのいずれか一項に記載の反射スクリーンと、
前記反射スクリーンの映像源側に設けられ、前記平坦部を覆う窓枠形のベゼルと、
前記反射スクリーンの背面側に設けられ、前記反射スクリーンの画面の平坦性を維持する支持板と、
前記反射スクリーンと前記支持板との間に設けられ、前記反射スクリーンと前記支持板とを接合する接合層と、
を備える反射スクリーンユニット。 - 映像源から投射された映像光を反射させて観察可能に表示する反射スクリーンであって、
単位レンズが複数配列されたフレネルレンズ形状のレンズ層と、
前記レンズ層の前記単位レンズに形成され、光を反射する反射層と、
を備え、
前記単位レンズは、前記レンズ層の厚み方向において映像源側から背面側に向けて凸となり、
前記レンズ層は、少なくとも一端縁に背面側が平坦面となる平坦部が形成され、
前記レンズ層の厚み方向において、前記単位レンズの最も映像源側となる位置から最も背面側となる位置までの距離であるレンズ高さh1のうち最も大きいレンズ高さh1maxと、前記単位レンズの最も映像源側となる位置から前記平坦部の前記平坦面までの距離である平坦面高さh2とが、h2≧h1maxを満たす反射スクリーンと、
前記反射スクリーンの映像源側に設けられ、前記平坦部を覆う窓枠形のベゼルと、
前記反射スクリーンの背面側に設けられ、前記反射スクリーンの画面の平坦性を維持する支持板と、
前記反射スクリーンと前記支持板との間に設けられ、前記反射スクリーンと前記支持板とを接合する接合層と、
を備える反射スクリーンユニット。 - 請求項5又は請求項6に記載の反射スクリーンユニットと、
前記反射スクリーンに向け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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