WO2014188978A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2014188978A1
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scattering
light
screen
projector
display device
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奈留 臼倉
加藤　浩巳
嶋谷　貴文
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a transmissive or reflective projection display device provided with a screen.
  • transparent screen which uses a transparent screen and projects images on this screen, has been known for some time, but it is projected on the screen with transparent visibility through the screen (the other side of the screen can be seen as an image). There is no screen that can achieve both image quality and a wide viewing angle, and there is still no transmissive or reflective projection display device having a high-quality “transparent screen”.
  • FIG. 18 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional transmissive projection display apparatus 100.
  • the conventional transmissive projection display apparatus 100 includes a screen 101 and a projector 104 that projects projector light onto the screen 101.
  • the screen 101 is provided with a diffractive member 102 and a scattering member 103.
  • the diffractive member 102 performs diffraction so that the projector light from the projector 104 can be efficiently directed toward the front of the screen 101. Diffraction can provide selectivity of light wavelength and incident angle, so that only projector light can be selectively diffracted and other ambient light can be prevented from being diffracted.
  • the scattering member 103 provided in the conventional transmissive projection display apparatus 100 scatters the projector light and other environmental light from the projector 104 regardless of the polarization direction, a wide viewing angle is ensured.
  • the transparent visibility through the screen 101 cannot be secured.
  • Patent Document 1 proposes a hologram screen including a light scattering element that scatters incident light only within a specific incident angle range.
  • FIG. 19 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional hologram screen 201 described in Patent Document 1. As shown in FIG. 19
  • the hologram screen 201 includes a hologram element 211 having a function of diffracting the projection light 221 projected from the projection device 202, and a light scattering element 212.
  • the light scattering element 212 is arranged on the projection device 202 side opposite to the observer 206 side with respect to the hologram element 211 via the adhesive layer 213.
  • the light scattering element 212 can scatter incident light only within a specific incident angle range, it selectively scatters only the projection light 221 projected from the projection device 202 and scatters other environmental light. You can not let it.
  • Patent Document 2 also describes a hologram screen provided with a directional scattering hologram corresponding to the light scattering element 212 of Patent Document 1.
  • this directional scattering hologram needs to have a different degree of scattering depending on the incident angle of incident light, so it is very difficult to realize industrially, There is a problem of high costs.
  • Patent Document 3 describes a hologram screen in which the haze rate is limited to a predetermined range.
  • the alignment film is laminated with a polarizing element, a dichroic polarizing plate is used as the polarizing element, and the transmission axis of the alignment film and the dichroic polarizing plate are used.
  • the layers are laminated so that the absorption axis coincides.
  • the scattering axis direction of the said orientation film is made to correspond with the polarization direction radiate
  • Japanese Patent Gazette “Patent No. 3552706” (issued on August 11, 2004) Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2003-294952” (published on October 15, 2003) Japanese Patent Gazette “Patent No. 3552709” (issued on August 11, 2004) Japanese Patent Gazette “Patent No. 4191223” (issued on December 3, 2008) Japanese Patent Gazette “Patent No. 3758358” (issued on March 22, 2006) Japanese Patent Publication “JP 2003-5617” (published on January 8, 2003) Japanese Patent Gazette “Patent No. 3895907” (issued March 22, 2007)
  • the directional scattering hologram described in the above-mentioned Patent Document 2 needs to have a different degree of scattering depending on the incident angle of incident light. However, it is very difficult to realize, and there is a problem that the cost becomes high.
  • the liquid crystal projector is arranged so that the incident light from the liquid crystal projector is within a predetermined range with respect to the vertical direction of the screen. In such a case, there is no big problem, but if the angle of incidence with respect to the vertical direction of the screen increases outside the predetermined range, the luminance in the front direction of the screen decreases.
  • the liquid crystal projector when the liquid crystal projector is arranged so that the incident light from the liquid crystal projector falls within the predetermined range, the liquid crystal projector is used by the observer on the transmissive screen. There is a problem that you can see. In addition, the distance to the projection becomes very long, and there is a concern that a large installation space is required. Further, even in the case of a reflective screen, there is a problem that a liquid crystal projector is arranged at a position adjacent to the observer.
  • Patent Document 4 also discloses a screen provided with a laminated film of an alignment film and a polarizing element.
  • a screen having such a laminated film can perform high-contrast image display and ensure a wide viewing angle.
  • a transmissive screen the problem that a liquid crystal projector can be seen, a reflective screen
  • the liquid crystal projector is arranged at a position adjacent to the observer and that it is difficult to ensure transparent visibility through the screen.
  • the object of the present invention is to ensure brightness in the front direction of the screen and widen it while being relatively easy to manufacture industrially, regardless of the arrangement position of the screen and the image light projection unit for projecting image light. It is an object of the present invention to provide a transmissive or reflective display device having a screen that can satisfactorily achieve the securing of the viewing angle and the transparency visibility through the screen.
  • a display device is a display device that includes an image light projection unit that projects image light, and a screen that transmits or reflects the image light so that an observer can visually recognize the image light.
  • a diffractive member and a scattering member selectively diffracts the image light and directs the image light toward the observer.
  • the scattering degree differs depending on the polarization vibration direction so that the scattering degree of the image light is higher than the scattering degree of the ambient light incident from the side opposite to the person side.
  • the ambient light means light other than the image light.
  • the screen provided in the display device includes a diffractive member and a scattering member.
  • the diffractive member selectively diffracts the image light and directs the image light toward the observer.
  • the scattering degree differs depending on the polarization vibration direction so that the scattering degree of the image light is higher than the scattering degree of the ambient light incident on the scattering member from the opposite side to the observer side.
  • the scattering member is relatively low in the degree of scattering of S-polarized light, which is dominant in the light reflected by the object, and relatively low in the degree of scattering of image light including light in various vibration directions such as S-polarized light and P-polarized light.
  • the degree of scattering varies depending on the vibration direction of polarized light so as to increase.
  • the screen is provided with a diffractive member that selectively diffracts the image light and directs the image light toward the observer. Therefore, the screen is arranged with an image light projection unit that projects image light on the screen. The brightness in the front direction of the screen can be ensured regardless of the position.
  • the display device of the present invention is relatively easy to manufacture industrially regardless of the position of the screen and the image light projection unit that projects the image light, but the luminance in the front direction of the screen is high. Ensuring, ensuring a wide viewing angle, and ensuring transparent visibility through the screen can be achieved to a satisfactory level.
  • the present invention regardless of the arrangement position of the screen and the image light projection unit that projects image light, it is relatively easy to manufacture industrially, but the luminance in the front direction of the screen is ensured. In addition, it is possible to realize a transmissive or reflective display device having a screen that can satisfactorily achieve a wide viewing angle and a transparent visibility through the screen.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a transmissive projection display apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the Fresnel reflectance R for every incident angle ((theta) 1) to the screen of P polarized light and S polarized light.
  • (A) shows a schematic configuration of a screen provided in the transmissive projection display apparatus shown in FIG. 1
  • (b) is a diagram showing a schematic configuration of a scattering member provided in the screen.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a transmissive projection display apparatus additionally including a retardation plate ( ⁇ / 4 plate) on the light emission side of the screen in addition to the configuration of the transmissive projection display apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a transmissive projection display apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a transmissive projection display apparatus according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a transmissive projection display apparatus according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a transmissive projection display apparatus according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a transmissive projection display apparatus according to a sixth embodiment. It is a figure which shows schematic structure of the screen with which the transmissive
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a reflective projection display apparatus according to an eighth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a schematic configuration of a reflective projection display apparatus according to a ninth embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a schematic configuration of a reflective projection display apparatus according to an embodiment 10; It is a figure which shows schematic structure of the conventional transmissive
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a schematic configuration of a reflective projection display apparatus according to a ninth embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a schematic configuration of a reflective projection display apparatus according to an embodiment 10; It is a figure which shows schematic structure of the conventional transmissive
  • Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 17 as follows.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a transmissive projection display apparatus 1.
  • the transmissive projection display device 1 includes a screen 2 and a projector 5 that projects projector light onto the screen 2.
  • the projection display device 1 is a transmission type
  • the projector 5 is disposed on one side of the screen 2 and the observer 6 is present on the other side of the screen 2.
  • the screen 2 is provided with a diffraction member 3 and a scattering member 4.
  • the diffraction member 3 performs diffraction so that the projector light from the projector 5 can be efficiently directed toward the front of the screen 2.
  • Diffraction can provide selectivity of light wavelength and incident angle, so that only projector light can be selectively diffracted and other ambient light can be prevented from being diffracted.
  • a scattering film (polarized scattering film) having polarized light scattering anisotropy (characteristic that the degree of scattering varies depending on the vibration direction of polarized light), that is, P polarized light has a scattering axis, and S polarized light has a transmission axis.
  • the light reflected by the object is predominantly S-polarized light, so that the scattering component of the reflected light of the object observed through the screen can be reduced, and the P-polarized light that is the projector light is scattered.
  • the projection display apparatus 1 it is possible to realize the projection display apparatus 1 that can achieve a satisfactory wide viewing angle and a transparent visibility through the screen.
  • the case where the projector light from the projector 5 is P-polarized light has been described in order to increase the selectivity between the polarized light component scattered by the scattering member 4 and the transmitted polarized light component.
  • the degree of scattering of projector light including various light components such as S-polarized light and P-polarized light, based on the degree of scattering of light (environmental light) reflected by an object incident on the member 4 from the side opposite to the observer 6 side. If the scattering degree of the scattering member 4 is different depending on the polarization direction of polarization so that the selectivity between the polarized component scattered by the scattering member 4 and the transmitted polarized component can be secured, the projector 5 The projector light need not be P-polarized light.
  • both ambient light and projector light are incident on the scattering member 4 via the diffraction member 3, and light transmitted and scattered by the scattering member 4 is observed. It will be visually recognized by the person 6.
  • the external light has a lot of S-polarized light, and it is possible to improve the selectivity of the scattering member 4 with the external light. Therefore, it is preferable to use P-polarized light as the projector light from the projector 5. As described above, by using P-polarized light as the projector light, there is also an advantage that the light use efficiency can be enhanced in addition to such an advantage.
  • FIG. 2 is a diagram showing the Fresnel reflectivity R for each incident angle ( ⁇ 1) of the P-polarized light and the S-polarized light to the screen 2.
  • the incident angle ( ⁇ 1) to the screen 2 is an angle formed by the vertical direction of the screen 2 and the incident light, as shown in FIG.
  • the Fresnel reflection when entering the screen 2 is such that P-polarized light is smaller than S-polarized light.
  • the Fresnel by using P-polarized light. The effect of reducing reflection is further increased.
  • FIG. 3A is a diagram showing a schematic configuration of the screen 2 provided in the transmissive projection display device 1
  • FIG. 3B is a diagram showing a schematic configuration of the scattering member 4 provided in the screen 2.
  • a hologram is used as the diffractive member 3, and the hologram has a structure in which two layers (n1 and n2) having different refractive indexes are laminated. The diffraction phenomenon appears due to the difference in refractive index.
  • An adhesive 7 having a refractive index of n6 is provided between the diffractive member 3 and the scattering member 4.
  • the refractive index has anisotropy, and the film substrate is in the direction of the transmission axis in the figure.
  • Has a refractive index n3 has a refractive index n4 in the scattering axis direction in the figure.
  • the polarization scattering property is realized by the presence of the scattering fine particles 8 having the refractive index n5 in the film base material having the anisotropic refractive index as described above.
  • the refractive indexes n3, n4 and n5 satisfy the following formula (1), thereby realizing the polarization scattering property.
  • An adhesive 7 having a refractive index of n6 is provided between the diffractive member 3 and the scattering member 4 in order to reduce reflected light at the interface between the diffractive member 3 and the scattering member 4. It is preferable to reduce the difference in refractive index with the adhesive 7 or the like.
  • the transmission axis is less affected by the interface, and the scattering axis may be relatively affected by the interface. Rather, the scattering effect can be promoted by the influence of this interface.
  • FIG. 4 is a diagram showing the interface reflectance R at the transmission axis of the scattering member due to a change in the refractive index of the adhesive when the refractive index n3 in the transmission axis direction of the scattering member is 1.50.
  • the refractive index n6 of the adhesive is the same as the refractive index n3 in the transmission axis direction of the scattering member and is 1.50, no interface reflection occurs on the transmission axis, and no scattering occurs. .
  • the refractive index n6 of the adhesive 7 preferably satisfies the following formula (2), and the refractive index n6 of the adhesive 7 and the refractive index n3 of the scattering member 4 in the transmission axis direction are further the same. preferable.
  • a longitudinally parallel lenticular lens can be given as an example.
  • FIG. 5 is a diagram showing a pattern in which a vertically parallel lenticular lens 4L is formed on the surface 4s of the scattering member 4 on the adhesive 7 side.
  • the viewing angle on the exit side of the screen 2 can be easily controlled.
  • a lens is described as an example of an optical (physical) shape for controlling light distribution.
  • the present invention is not limited to this, and light distribution is controlled.
  • the optical shape for this may be a prism or the like.
  • an acrylic material (refractive index of 1.56) is used as the adhesive 7, but a silicone material or an epoxy material may be used.
  • the base material of the scattering film (polarized scattering film) as the scattering member 4 is PET (polyethylene-polyethylene-) having a refractive index n3 in the transmission axis direction of 1.6 and a refractive index n4 in the scattering axis direction of 1.75.
  • PET polyethylene-polyethylene-
  • n3 refractive index in the transmission axis direction of 1.6
  • refractive index n4 in the scattering axis direction of 1.75.
  • polarization scattering anisotropy characteristic that the degree of scattering varies depending on the vibration direction of polarized light
  • the hologram as the diffractive member 3 is provided with a protective film from the viewpoint of strength and reliability.
  • This protective film may be provided on the hologram via an adhesive.
  • the configuration in which the adhesive 7 is formed on the entire surface and the diffractive member 3 and the scattering member 4 are bonded to each other has been described. It is good also as a structure which forms only.
  • the projector 5 is used as the image light projection unit that projects the image light onto the screen 2, but the present invention is not limited to this.
  • a projector using a laser light source capable of controlling the polarization and wavelength in consideration of polarization and hologram diffraction efficiency.
  • the projector 5 as the image light projection unit in the present embodiment is a method using a laser pico projector using a MEMS mirror.
  • a lens imaging optical system projector using a lens may be used.
  • a polarizing plate, a wire grid polarizing plate, or the like may be used in order to control polarization.
  • a high-pressure mercury lamp can be used as the light source of the projector.
  • the projector light that reaches the screen 2 is bent in the front direction of the screen 2 by the hologram film as the diffraction member 3.
  • the hologram film as the diffractive member 3.
  • a hologram film having a high diffraction efficiency with respect to P-polarized light is used, is incident on the hologram film with P-polarized light, and is emitted from the hologram film with P-polarized light. Then, the scattering axis of the scattering member 4 is arranged in accordance with the vibration axis of the P-polarized light diffracted by the hologram film.
  • the hologram film preferably has a scattering function in addition to a predetermined diffraction function.
  • polarization scattering anisotropy characteristic that the degree of scattering varies depending on the vibration direction of polarized light
  • FIG. 6 shows a configuration of the transmissive projection display apparatus 1a further including a retardation plate ( ⁇ / 4 plate) 9 on the light emission side of the screen 2a in addition to the configuration of the transmissive projection display apparatus 1 shown in FIG. It is a figure which shows schematic structure.
  • a phase difference plate ( ⁇ / 4 plate) 9 is provided on the light exit side of the screen 2a in the screen 2a provided in the transmissive projection display device 1a.
  • emitted from the phase difference plate ((lambda) / 4 board) 9 can be made into circularly polarized light, and the influence of the visibility by polarized sunglasses can be suppressed.
  • the diffraction direction of the projector light from the projector 5 is, for example, within the range of 5 degrees or more and 45 degrees or less. It differs from the first embodiment in that it is tilted.
  • Other configurations are as described in the first embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the laser light source having high directivity used in the projector 5 cannot be scattered when the light is almost diffracted in the vertical direction of the screen 2 by the diffractive member 3 as in the first embodiment described above.
  • An area with particularly high brightness appears in a narrow range (within 1 degree) in the front direction, and an observer may feel dazzled in such an area.
  • the transmissive projection display apparatus 1b according to the present embodiment can suppress the appearance of a region with high luminance as described above.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the transmissive projection display apparatus 1b.
  • the diffraction direction of the projector light from the projector 5 is, for example, in the range of 5 degrees or more and 45 degrees or less up and down with respect to the vertical direction of the screen 2b. It is designed to tilt inside.
  • the angle of tilting the diffraction direction of the projector light from the projector 5 with respect to the vertical direction of the screen 2b is tilted by 5 degrees or more from the viewpoint of suppressing the appearance of a particularly high luminance region.
  • it may be appropriately determined within a range of 5 degrees to 45 degrees in the vertical direction. Note that if the screen 2b is tilted at an angle of more than 45 degrees with respect to the vertical direction of the screen 2b, the luminance in the front direction decreases, and a problem may arise from the viewpoint of light utilization efficiency.
  • Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a polarizing plate for emitting only S-polarized light is provided on the outermost surface on the light emitting surface side as the display unit 10 that emits S-polarized light as emitted light.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that a liquid crystal display panel and a backlight are further provided.
  • Other configurations are as described in the first embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the transmissive projection display apparatus 1c.
  • a projector 5 As shown in the figure, a projector 5, a liquid crystal display panel as a display unit 10, and a backlight are provided on the side opposite to the viewer 6 side with respect to the screen 2.
  • a polarizing plate for emitting only S-polarized light is provided on the outermost surface on the light emitting surface side, and the projector light from the projector 5 is composed of P-polarized light. Is composed of S-polarized light.
  • the projector light from the projector 5 passes through the scattering axis, and the light from the display unit 10 passes through the transmission axis.
  • a wide viewing angle can be ensured for the image projected on the screen, and transparent visibility can be ensured for the display unit 10 that can be seen through the screen.
  • the transmissive projection display apparatus 1d of the present embodiment is different from the above-described first embodiment in that it further includes an illumination 11 that emits S-polarized light as emitted light.
  • Other configurations are as described in the first embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the transmissive projection display apparatus 1d.
  • a projector 5 and an illumination 11 that emits S-polarized light as emitted light are provided on the opposite side of the screen 2 from the viewer 6 side.
  • the S-polarized light emitted from the illumination 11 is reflected by the object 12 and is incident on the scattering member 4 through the diffraction member 3 as the S-polarized light.
  • the projector light from the projector 5 passes through the scattering axis, and the reflected light reflected by the object 12 passes through the transmission axis.
  • a wide viewing angle can be secured for the image projected on the screen 2, and further improved transparency visibility can be secured for the object 12 seen through the screen 2.
  • a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a ⁇ / 2 phase difference plate 23 is provided in one layer, and the light is incident on the diffraction member 3b after rotating the polarization direction by 90 degrees.
  • Other configurations are as described in the first embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the transmissive projection display apparatus 20.
  • a projector 5 is provided on the opposite side of the screen 21 from the viewer 6 side.
  • the screen 21 extends from the projector 5 toward the viewer 6 with a ⁇ / 2 phase difference plate 23.
  • the diffraction member 3b and the scattering member 22 are sequentially stacked.
  • the ambient light containing a large amount of S-polarized light and the projector light (P-polarized light) from the projector 5 are incident on the ⁇ / 2 phase difference plate 23 and then rotated in the polarization direction by 90 degrees, and contain a large amount of P-polarized light. It is emitted as ambient light and projector light (S-polarized light).
  • ambient light and projector light S-polarized light
  • P-polarized light ambient light and projector light
  • the P-polarized light passes through the transmission axis and the S-polarized light passes through the scattering axis. Therefore, most of the environmental light containing a large amount of P-polarized light is transmitted without being scattered, and the projector light ( S-polarized light) will be scattered.
  • a wide viewing angle can be secured for the image projected on the screen 21 based on the projector light, and transparent visibility through the screen 21 can be secured.
  • a hologram film having a high diffraction efficiency with respect to S-polarized light is used as the diffractive member 3b, and is incident on the hologram film with S-polarized light and emitted from the hologram film with S-polarized light. Then, the scattering axis of the scattering member 22 was arranged in accordance with the vibration axis of S-polarized light diffracted by the hologram film.
  • the projector light is converted into S-polarized light via the ⁇ / 2 phase difference plate 23. , And is incident on the diffractive member 3b.
  • the projector light is incident on the diffractive members 3 and 3a as P-polarized light.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of the transmissive projection display device 30.
  • a projector 5 is provided on the opposite side of the screen 31 from the viewer 6 side, and the screen 31 is arranged in the direction from the projector 5 to the viewer 6 with the scattering member 4 and the diffractive member 3. Are stacked in order.
  • the diffractive member 3 and the scattering member 4 may be bonded together with the adhesive 7 or the like in the first embodiment described above.
  • the projector light from the projector 5 is P-polarized light, and the ambient light contains a lot of S-polarized light.
  • P-polarized light passes through the scattering axis, and S-polarized light passes through the transmission axis.
  • the light emitted from the scattering member 4 is diffracted by the diffraction member 3 and directed toward the observer 3.
  • FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of the screen 31 provided in the transmissive projection display apparatus 30 shown in FIG.
  • an adhesive 7 having a refractive index of n6 is provided between the diffractive member 3 and the scattering member 4, but at the interface between the diffractive member 3 and the scattering member 4.
  • an adhesive 7 or the like it is preferable to reduce the difference in refractive index with an adhesive 7 or the like.
  • the refractive index n6 of the adhesive 7 preferably satisfies the following formula (3), and the refractive index n6 of the adhesive 7 and the refractive index n3 of the scattering member 4 in the transmission axis direction are more preferably the same.
  • a longitudinally parallel lenticular lens can be given as an example.
  • the viewing angle on the exit side of the screen 31 can be easily controlled.
  • a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • a projector 5a having a wavelength selective polarization rotation element 24 on the projector light emission side instead of the projector 5 described in the first to sixth embodiments.
  • Other configurations are as described in the first to sixth embodiments.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiments 1 to 6 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • the projector 5a provided with the wavelength selective polarization rotation element 24 on the light exit side of the projector light can of course be used for a reflection type projection display device described in the eighth embodiment and thereafter.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a projector 5a including a wavelength selective polarization rotation element 24 on the projector light emitting side that can be provided in a transmission type or reflection type projection display device.
  • the projector 5a uses a laser light source, and in particular, the polarization state of the laser projector may be different for each RGB color as shown in the figure. For example, while R light and B light are P-polarized light, only G light may be S-polarized light rotated by 90 degrees.
  • a wavelength selective polarization rotation element 24 is provided on the emission side of the laser light source, the polarization direction of only the light in the wavelength region corresponding to the G light is rotated by 90 degrees, and the wavelength selection polarization rotation element All the RGB light emitted from 24 can be converted to P-polarized light.
  • the RGB light emitted from the wavelength selection polarization rotation element 24 as necessary. Can be all S-polarized light.
  • FIG. 14 The projection display apparatus of the present embodiment is different from the above-described first to sixth embodiments in that it is of a reflective type.
  • Other configurations are as described in the first to sixth embodiments.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiments 1 to 6 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of the reflection-type projection display device 40.
  • the reflective projection display device 40 includes a screen 41 and a projector 5 on one side of the screen 41.
  • the projector 5 and the observer 6 are arranged on the same side with respect to the screen 41.
  • the screen 41 includes a scattering film (polarized scattering film) as the scattering member 4 a and a hologram film as the diffraction member 42, and the scattering film and the hologram are disposed closer to the projector 5.
  • the film is laminated.
  • the hologram film as the diffractive member 42 is for the reflection type, the ambient light incident from the direction of the back surface 42r of the diffractive member 42 is not diffracted and is emitted from the front surface 42f of the diffractive member 42, while the scattering member 4a.
  • the projector light from the projector 5 incident from the direction of the surface 42f of the diffractive member 42 is diffracted by the diffractive member 42 and reflected in the direction of the observer 6.
  • the projector light passes through the scattering film as the scattering member 4a twice.
  • FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of the screen 41 provided in the reflection type projection display device 40.
  • a hologram is used as the diffractive member 42, and the hologram has a structure in which two layers (n1 and n2) having different refractive indexes are laminated. Due to the difference, a diffraction phenomenon appears.
  • an adhesive 7 having a refractive index of n6 is provided between the diffractive member 42 and the scattering member 4a.
  • the refractive index is anisotropic, and the film substrate has a refractive index n3 in the transmission axis direction in the figure, and the scattering axis in the figure. It has a refractive index n4 in the direction.
  • the polarization scattering property is realized by the presence of the scattering fine particles 8 having the refractive index n5 in the film base material having the anisotropic refractive index as described above.
  • the degree of scattering at the scattering axis of the scattering member 4a is the same as in the first to sixth embodiments. It can be set lower than the degree of scattering on the scattering axis of the scattering member 4a described.
  • An adhesive 7 having a refractive index of n6 is provided between the diffractive member 42 and the scattering member 4a. In order to reduce reflected light at the interface between the diffractive member 42 and the scattering member 4a. It is preferable to reduce the difference in refractive index with the adhesive 7 or the like.
  • the transmission axis is less affected by the interface, and the scattering axis may be relatively influenced by the interface. Rather, the scattering effect can be promoted by the influence of this interface.
  • the refractive index n6 of the adhesive 7 preferably satisfies the following formula (4), and the refractive index n6 of the adhesive 7 and the refractive index n3 of the scattering member 4 in the transmission axis direction are further the same. preferable.
  • a longitudinally parallel lenticular lens can be given as an example (see FIG. 5).
  • the surface 4s on the adhesive 7 side of the scattering member 4a with a lenticular lens that is vertically parallel, it is effective for polarized light in the scattering axis direction (that is, projector light (P-polarized light) from the projector 5). Since the lens action works, the viewing angle in the lateral direction can be efficiently widened.
  • the hologram as the diffractive member 42 is provided with a protective film from the viewpoint of strength and reliability.
  • This protective film may be provided on the hologram via an adhesive.
  • the scattering degree on the scattering axis of the scattering member 4a is set lower than the scattering degree on the scattering axis of the scattering member 4 described in the first to sixth embodiments. Therefore, it is advantageous for improving the transparent visibility through the screen 41.
  • the hologram film as the diffractive member 42 is a reflection type, so that it is relatively easy to manufacture.
  • the reflection-type projection display device 40 has the above two major advantages compared to the transmission-type projection display device.
  • the present embodiment is similar to the case of the transmissive projection display apparatus. Also in the reflection type projection display apparatus of the embodiment, the projector light from the projector 5 is preferably P-polarized light.
  • a blazed diffraction grating or the like can be used as the diffractive member 42, it is preferable to use a hologram film as the diffractive member 42 in the present embodiment from the viewpoint of ensuring transparent visibility.
  • the hologram film preferably has a scattering function in addition to a predetermined diffraction function.
  • the polarization scattering anisotropy characteristic that the degree of scattering varies depending on the vibration direction of polarized light
  • the scattering member 4a can be lowered, which is advantageous from the viewpoint of improving the transparent visibility.
  • Embodiment 9 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • This embodiment is different from the above-described eighth embodiment in that ⁇ / 2 phase difference plates 23 are provided on both surfaces of the screen 51 provided in the reflective projection display device 50 of the present embodiment.
  • Other configurations are as described in the eighth embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 8 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
  • FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of the reflective projection display device 50.
  • the projector 5 and the observer 6 are arranged on the same side with respect to the screen 51.
  • the screen 51 from the side opposite to the viewer 6 side, is a ⁇ / 2 phase difference plate 23, a hologram film as the diffraction member 42, a scattering film (polarization scattering film) as the scattering member 22, and ⁇ /
  • the two phase difference plates 23 are stacked in order.
  • the scattering member 22 is configured such that P-polarized light passes through the transmission axis and S-polarized light passes through the scattering axis.
  • the polarization direction is rotated by 90 degrees and a large amount of P-polarized light is contained.
  • the light enters the scattering member 22 through the diffraction member 42. Since the P-polarized light passes through the transmission axis in the scattering member 22, most of the environmental light containing a large amount of P-polarized light is transmitted without being scattered, and ⁇ provided on the scattering member 22 side. / 2
  • the phase difference plate 23 rotates the polarization direction again by 90 degrees, and the light is emitted from the screen 51 as ambient light containing a large amount of S-polarized light.
  • the projector light (P-polarized light) from the projector 5 is rotated 90 degrees in the polarization direction by the ⁇ / 2 phase difference plate 23 provided on the scattering member 22 side, and is incident on the scattering member 22 as S-polarized light.
  • the S-polarized light passes through the scattering axis, so that the S-polarized light is incident on the diffraction member 42 in a scattered state, reflected by the diffraction member 42, and again toward the scattering member 22 side.
  • the light is incident on the provided ⁇ / 2 phase difference plate 23 and the polarization direction is rotated by 90 degrees. As a result, the light is emitted from the screen 51 as P-polarized light.
  • a wide viewing angle can be secured for the image projected on the screen 51 based on the projector light, and transparent visibility through the screen 51 can be secured.
  • a hologram film having a high diffraction efficiency with respect to S-polarized light is used as the diffractive member 42, is incident on the hologram film with S-polarized light, and is reflected from the hologram film with S-polarized light. Then, the scattering axis of the scattering member 22 was arranged in accordance with the vibration axis of S-polarized light reflected by the hologram film.
  • the P-polarized projector light is transmitted through the ⁇ / 2 phase difference plate 23. After the S-polarized light is made incident on the diffractive member 42.
  • Embodiment 10 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the diffraction direction of the projector light from the projector 5 is, for example, within the range of 5 degrees or more and 45 degrees or less.
  • the tilting point is different from the eighth embodiment.
  • Other configurations are as described in the eighth embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 8 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
  • the laser light source used in the projector 5 and having high directivity cannot be scattered when the light is substantially reflected in the vertical direction of the screen 41 by the diffraction member 42 as in the above-described eighth embodiment.
  • An area with particularly high brightness appears in a narrow range (within 1 degree) in the front direction, and the observer may feel dazzled in such an area.
  • the reflection-type projection display device 40a according to the present embodiment can suppress the appearance of such a high luminance region.
  • FIG. 17 is a diagram showing a schematic configuration of the reflective projection display device 40a.
  • the direction of diffraction (reflection) of the projector light from the projector 5 is, for example, 5 degrees or more and 45 degrees up and down with respect to the vertical direction of the screen 41a. It tilts within the following range.
  • the angle of tilting the diffraction direction of the projector light from the projector 5 with respect to the vertical direction of the screen 41a is tilted by 5 degrees or more in the vertical direction from the viewpoint of suppressing the appearance of a particularly high luminance region.
  • it may be determined appropriately within a range of 5 degrees to 45 degrees in the vertical direction. Note that if the screen is inclined more than 45 degrees in the vertical direction with respect to the vertical direction of the screen 41a, the luminance in the front direction is lowered, and a problem may arise from the viewpoint of light use efficiency.
  • a display device is a display device that includes an image light projection unit that projects image light, and a screen that transmits or reflects the image light and causes an observer to visually recognize the image light.
  • the screen includes a diffractive member and a scattering member.
  • the diffractive member selectively diffracts the image light and directs the image light toward the observer.
  • the scattering degree differs depending on the polarization direction of the polarization so that the scattering degree of the image light is higher than the scattering degree of the ambient light incident from the opposite side to the observer side.
  • the image light is transmitted through the screen and visually recognized by the observer, and the image light is incident on the scattering member via the diffraction member. .
  • the image light projected from the image light projection unit is first directed to the observer direction by the diffraction member, and then scattered by the scattering member.
  • the effect that the image light is uniformly scattered can be obtained.
  • the image light is transmitted through the screen and visually recognized by the observer, and the image light is incident on the diffraction member via the scattering member. .
  • the laser light is incident on the scattering member obliquely, and the optical path length of the laser light is increased.
  • An improved scattering effect can be obtained by the scattering member.
  • the image light is reflected by the screen and visually recognized by the observer, and the image light is incident on the diffraction member via the scattering member, and the diffraction member.
  • the image light incident on the light is diffracted and reentered on the scattering member.
  • the image light passes through the scattering member twice due to the reflection type characteristics, and accordingly, the degree of scattering on the scattering axis of the scattering member is set lower. It is possible to improve the transparency visibility through the screen.
  • the image light projected on the screen is P-polarized light.
  • the P-polarized light is smaller than the S-polarized light when the incident angle, which is an angle formed by the vertical direction of the screen and the incident light, is larger than a predetermined angle. .
  • the image light projected on the screen is P-polarized light
  • the Fresnel reflection that can occur when the image light is incident on the diffraction member and the scattering member provided on the screen is suppressed, and the light Can improve the efficiency of use.
  • an adhesive having a refractive index of n6 is provided between the diffractive member and the scattering member, and the scattering member depends on a vibration direction of the polarized light.
  • the refractive index of the transmission axis is n3
  • the refractive index of the scattering axis is n4
  • the refractive index n6 of the adhesive is The refractive index n3 of the transmission axis and the refractive index n4 of the scattering axis satisfy the relationship
  • the transmission axis of the scattering member can reduce the influence of the interface with the adhesive, and the scattering axis of the scattering member has a scattering effect due to the influence of the interface with the adhesive. It is possible to encourage.
  • a light distribution control member is provided on the surface of the scattering member on the adhesive side.
  • the diffraction member is a hologram film.
  • the transparency visibility through the screen can be further improved.
  • the diffractive member has a scattering function.
  • the diffractive member since the diffractive member has a scattering function, the scattering function of the scattering member can be lowered, so that a display device with improved transparency visibility through the screen can be realized.
  • the display device is a transmissive projection display device, and the image light and the environmental light are incident on the diffraction member via a ⁇ / 2 phase difference plate.
  • the image light is changed to polarized light with higher diffraction efficiency and the diffractive member It can be made incident.
  • the image light is diffracted by 5 degrees or more in the vertical direction with respect to the vertical direction of the screen by the diffraction member.
  • the luminance peak can be bent up and down 5 degrees or more so that the luminance peak does not directly face the viewer, and the viewer may feel dazzling, the front direction of the screen It is possible to suppress the appearance of a region with particularly high brightness in a narrow range (within 1 degree).
  • the display device is a transmissive projection display device, and has a configuration in which a ⁇ / 4 phase difference plate is provided on the surface of the screen on the viewer side.
  • the outgoing light emitted from the ⁇ / 4 phase difference plate can be circularly polarized, and the influence of visibility by polarized sunglasses can be suppressed.
  • the display device is a reflective projection display device, and has a configuration in which a ⁇ / 2 phase difference plate is provided on the front surface and the back surface of the screen.
  • the image light is changed to polarized light with higher diffraction efficiency and the diffractive member It can be made incident.
  • the video light projection unit includes a polarization rotation element that selectively rotates the polarization direction of light in a specific wavelength region.
  • the polarization state of the image light from the image light projection unit is different for each RGB color, for example, the polarization state of the image light is made uniform by using the polarization rotation element. be able to.
  • the display device has a configuration in which a display unit that emits S-polarized light and performs display is provided on the side opposite to the viewer side with respect to the screen.
  • S-polarized light emitted from the display unit is included in the environmental light, and according to the configuration, transparent visibility can be secured for the display unit that can be seen through the screen.
  • the display device has a configuration in which illumination for irradiating an object with S-polarized light is provided on the opposite side of the screen from the observer side.
  • the S-polarized light emitted from the illumination is included in the ambient light, and the configuration includes an illumination that emits S-polarized light as the emitted light. There can be a lot of ambient light.
  • the present invention can be suitably used for a transmissive or reflective projection display device provided with a screen.

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Abstract

　スクリーン（２）には、回折部材（３）と散乱部材（４）とが備えられており、回折部材（３）は、上記映像光を選択的に回折させ、観察者（６）方向に向けるとともに、散乱部材（４）は、散乱部材（４）に対して、観察者（６）側とは反対側から入射される環境光の散乱度より上記映像光の散乱度が高くなるように、偏光の振動方向によってその散乱度が異なるので、スクリーンと映像光を投射するプロジェクターとの配置位置に関係なく、工業的にその製造が比較的に容易でありながら、スクリーンの正面方向の輝度の確保と、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現できる。

Description

表示装置
　　本発明は、スクリーンを備えた透過型または反射型の投影表示装置に関する。
　　スクリーンを透明体とし、このスクリーンに映像を映す、いわゆる「透明スクリーン」技術は以前より知られているが、スクリーン越しの透明視認性（スクリーンの向こう側が像として視認できる）と、スクリーンに映し出される映像の品位および広視野角とを両立できるスクリーンは存在せず、高品位な「透明スクリーン」を備えた透過型または反射型の投影表示装置は未だに存在しない。
　　その理由について、以下に説明する。
　　スクリーンに像を生成するためには、スクリーン上で光を散乱させる必要がある。そして、広視野角を確保するためには、その散乱の程度をある程度強くする必要が生じる。しかしながら、光を散乱させるとスクリーン越しの透明視認性が低下してしまう。
　　すなわち、光を散乱させ、映像の品位および広視野角を確保することと、スクリーン越しの透明視認性を確保することとは、基本的にトレードオフの関係にあり、両立させることが困難であるからである。
　　従来においては、透明スクリーンとして、透明な支持基板に、散乱剤を分布させた散乱層を備えたものが多く開発されていたが、散乱層だけでは効率が低いため、回折部材（例えばホログラムフィルム）をさらに備えた構成について開発されるようになった。
　　図１８は、従来の透過型の投影表示装置１００の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、従来の透過型の投影表示装置１００には、スクリーン１０１と、スクリーン１０１にプロジェクター光を投射するプロジェクター１０４と、が備えられている。
　　そして、スクリーン１０１には、回折部材１０２と散乱部材１０３とが備えられている。
　　回折部材１０２は、プロジェクター１０４からのプロジェクター光を効率よくスクリーン１０１の正面方向に向ける事ができるように、回折を行う。回折は、光の波長、入射角の選択性を設ける事ができることから、プロジェクター光のみを選択的に回折させ、その他の環境光は回折させないことが可能である。
　　一方、回折だけでは、正面方向に光を向ける事はできるが、広い視野角をもつための光を広げる機能（散乱機能）は不十分である。そこで、散乱部材１０３を設けることで、光を広げ、広視野角を確保するようになっている。
　　しかしながら、従来の透過型の投影表示装置１００に備えられた散乱部材１０３は、プロジェクター１０４からのプロジェクター光およびその他の環境光を、その偏光方向に関係なく散乱させるので、広い視野角は確保することができるが、スクリーン１０１越しの透明視認性は確保できないという問題があった。
　　そこで、このような問題を解消するため、特許文献１には、特定の入射角の範囲内のみにおいて入射した光を散乱させる光散乱素子を備えたホログラムスクリーンが提案されている。
　　図１９は、特許文献１に記載されている従来のホログラムスクリーン２０１の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、ホログラムスクリーン２０１は、投影装置２０２より投影された投影光２２１を回折させる機能を備えたホログラム素子２１１と、光散乱素子２１２とを備えている。そして、光散乱素子２１２は、ホログラム素子２１１に対して、粘着層２１３を介して観察者２０６側とは反対側である投影装置２０２側に配置されている。
　　光散乱素子２１２は、特定の入射角の範囲内のみにおいて入射した光を散乱させることができるので、投影装置２０２より投影された投影光２２１のみを選択的に散乱させ、その他の環境光は散乱させないことができる。
　　したがって、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保を実現することができる。
　　また、特許文献２にも、上記特許文献１の光散乱素子２１２に該当する指向性散乱ホログラムを備えたホログラムスクリーンについて記載されている。
　　この指向性散乱ホログラムも上記特許文献１の光散乱素子２１２と同様に、入射される光の入射角度により、その散乱度を異ならせる必要があるので、工業的に実現するのが非常に難しく、高コストとなってしまうという問題がある。
　　また、特許文献３には、ヘイズ率を所定範囲に限定したホログラムスクリーンについて記載されている。
　　そして、特許文献４には、直線偏光の偏光方向に対して選択性を有する、すなわち、フィルム面内に散乱軸（最も散乱が大きくなる方向）と透過軸（最も散乱が小さくなる方向）とを有する配向フィルムについて記載されている。
　　上記特許文献４に記載のスクリーンは、上記配向フィルムを偏光素子と積層しており、上記偏光素子としては二色性偏光板を用いており、上記配向フィルムの透過軸と二色性偏光板の吸収軸とが一致するように積層されている。そして、上記配向フィルムの散乱軸方向を液晶プロジェクターから出射される偏光方向と一致させている。
　　このような構成であるため、画像に寄与する直線偏光を効果的に散乱することが可能となり、明るい表示を得ることができ、一方で、画像と関係のない透過軸方向の散乱を低く抑えることが可能であり、かつその偏光を二色性偏光板により吸収することができるのでコントラストの高い画像表示を行うことができると記載されている。
日本国特許公報「特許第３５５２７０６号」（２００４年８月１１日発行） 日本国公開特許公報「特開２００３－２９４９５２」（２００３年１０月１５日公開） 日本国特許公報「特許第３５５２７０９号」（２００４年８月１１日発行） 日本国特許公報「特許第４１９１２２３号」（２００８年１２月３日発行） 日本国特許公報「特許第３７５８３５８号」（２００６年３月２２日発行） 日本国公開特許公報「特開２００３－５６１７」（２００３年１月８日公開） 日本国特許公報「特許第３８９５９０７号」（２００７年３月２２日発行）
　　しかしながら、上記特許文献１のホログラムスクリーン２０１に備えられた光散乱素子２１２は、入射される光の入射角度により、その散乱度を異ならせる必要があるので、工業的に実現するのが非常に難しく、高コストとなってしまうという問題がある。
　　上記特許文献２に記載されている指向性散乱ホログラムも、上記特許文献１の光散乱素子２１２と同様に、入射される光の入射角度により、その散乱度を異ならせる必要があるので、工業的に実現するのが非常に難しく、高コストとなってしまうという問題がある。
　　また、上記特許文献３に記載されているヘイズ率を所定範囲に限定したホログラムスクリーンによっては、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現することはできない。
　　また、上記特許文献４に記載されている配向フィルムを備えたスクリーンにおいては、上記スクリーンの垂直方向に対して、液晶プロジェクターからの入射光が所定範囲内となるように液晶プロジェクターが配置されている場合には、大きな問題とならないが、上記所定範囲から外れ、上記スクリーンの垂直方向に対しての入射角が大きくなると、上記スクリーンの正面方向の輝度が下がってしまうという問題がある。
　　そして、このような問題を解消するため、液晶プロジェクターからの入射光が上記所定範囲内となるように液晶プロジェクターが配置されている場合には、透過型スクリーンにおいては、観察者によって、上記液晶プロジェクターが見えてしまうという問題がある。加えて、投影までの距離が非常に長くなり、設置スペースを広く取る必要性の懸念もある。また、反射型スクリーンの場合でも、観察者と隣接する位置に液晶プロジェクターが配置されるという問題がある。
　　上記特許文献４には、配向フィルムと偏光素子との積層膜を備えたスクリーンについても開示されている。
　　このような積層膜を備えたスクリーンにおいては、コントラストの高い画像表示を行うことができるとともに、広視野角を確保できるが、透過型スクリーンにおいては、液晶プロジェクターが見えてしまうという問題、反射型スクリーンにおいては、観察者と隣接する位置に液晶プロジェクターが配置されるという問題およびスクリーン越しの透明視認性の確保が困難になるという問題がある。
　　本発明の目的は、スクリーンと映像光を投射する映像光投射部との配置位置に関係なく、工業的にその製造が比較的に容易でありながら、スクリーンの正面方向の輝度の確保と、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現できるスクリーンを備えた透過型または反射型の表示装置を提供することである。
　　本発明の表示装置は、映像光を投射する映像光投射部と、上記映像光を透過または反射させ、観察者に視認させるためのスクリーンと、を備えた表示装置であって、上記スクリーンには、回折部材と散乱部材とが備えられており、上記回折部材は、上記映像光を選択的に回折させ、上記観察者方向に向けるとともに、上記散乱部材は、上記散乱部材に対して、上記観察者側とは反対側から入射される環境光の散乱度より上記映像光の散乱度が高くなるように、偏光の振動方向によってその散乱度が異なることを特徴としている。
　　環境光に関しては、物体で反射した光はＳ偏光が優勢であることが知られている。
　　なお、上記環境光は上記映像光以外の光を意味する。
　　上記表示装置に備えられたスクリーンには、回折部材と散乱部材とが備えられており、上記回折部材は、上記映像光を選択的に回折させ、上記観察者方向に向けるとともに、上記散乱部材は、上記散乱部材に対して、上記観察者側とは反対側から入射される環境光の散乱度より上記映像光の散乱度が高くなるように、偏光の振動方向によってその散乱度が異なる。
　　すなわち、上記散乱部材は、物体で反射した光で優勢であるＳ偏光の散乱度は相対的に低く、Ｓ偏光およびＰ偏光などの各種振動方向の光を含む映像光の散乱度は相対的に高くなるように、偏光の振動方向によってその散乱度が異なる。
　　したがって、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現できる。
　　また、従来においては、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現するため、光散乱素子や指向性散乱ホログラムなどにおいて、入射される光の入射角度により、その散乱度を異ならせる必要があり、工業的に実現するのが非常に難しく、高コストとなってしまうという問題があったが、本発明の上記構成においては、偏光の振動方向によってその散乱度が異なればよいので、従来の光散乱素子や指向性散乱ホログラムなどと比べると、工業的にその製造が比較的に容易となる。
　　なお、上記スクリーンには、上記映像光を選択的に回折させ、上記観察者方向に向ける回折部材が備えられているので、上記スクリーンに対して、映像光を投射する映像光投射部との配置位置に関係なく、スクリーンの正面方向の輝度を確保することができる。
　　以上から、本発明の表示装置は、スクリーンと映像光を投射する映像光投射部との配置位置に関係なく、工業的にその製造が比較的に容易でありながら、スクリーンの正面方向の輝度の確保と、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現できる。
　　本発明の一態様によれば、スクリーンと映像光を投射する映像光投射部との配置位置に関係なく、工業的にその製造が比較的に容易でありながら、スクリーンの正面方向の輝度の確保と、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現できるスクリーンを備えた透過型または反射型の表示装置を実現できる。
実施の形態１の透過型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 Ｐ偏光およびＳ偏光のスクリーンへの入射角（θ１）毎のフレネル反射率Ｒを示す図である。 （ａ）は、図１に示す透過型の投影表示装置に備えられたスクリーンの概略構成を示し、（ｂ）は、スクリーンに備えられた散乱部材の概略構成を示す図である。 散乱部材の透過軸方向の屈折率ｎ３を１．５０とした場合において、接着剤の屈折率の変化による、散乱部材の透過軸での界面反射率Ｒを示す図である。 図１に示す透過型の投影表示装置に備えられた散乱部材の接着剤側の界面に、縦に平行なレンチキュラーレンズを形成した模様を示す図である。 図１に示す透過型の投影表示装置の構成に、追加で、スクリーンの光出射側に位相差板（λ／４板）を備えた透過型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 実施の形態２の透過型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 実施の形態３の透過型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 実施の形態４の透過型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 実施の形態５の透過型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 実施の形態６の透過型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 図１１に示した透過型の投影表示装置に備えられたスクリーンの概略構成を示す図である。 透過型または反射型の投影表示装置に備えることができる波長選択偏光回転素子を備えているプロジェクターの概略構成を示す図である。 実施の形態８の反射型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 図１４に示す反射型の投影表示装置に備えられたスクリーンの概略構成を示す図である。 実施の形態９の反射型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 実施の形態１０の反射型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 従来の透過型の投影表示装置の概略構成を示す図である。 特許文献１に記載されている従来のホログラムスクリーンの概略構成を示す図である。
　　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。
　　本発明の実施の形態を図１～図１７に基づいて説明すれば以下のとおりである。
　　[実施の形態１]
　以下、図１から図５に基づいて、本実施の形態について説明する。
　　図１は、透過型の投影表示装置１の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、透過型の投影表示装置１には、スクリーン２と、スクリーン２にプロジェクター光を投射するプロジェクター５と、が備えられている。
　　なお、投影表示装置１は透過型であるため、スクリーン２の一方側にプロジェクター５が配置され、スクリーン２の他方側に観察者６が存在する。
　　そして、スクリーン２には、回折部材３と散乱部材４とが備えられている。
　　回折部材３は、プロジェクター５からのプロジェクター光を効率よくスクリーン２の正面方向に向ける事ができるように、回折を行う。回折は、光の波長、入射角の選択性を設ける事ができることから、プロジェクター光のみを選択的に回折させ、その他の環境光は回折させないことが可能である。
　　一方、回折だけでは、正面方向に光を向ける事はできるが、広い視野角をもつための光を広げる機能（散乱機能）は不十分である。そこで、散乱部材４を設けることで、光を広げ、広視野角を確保するようになっている。
　　しかしながら、従来のように、プロジェクター５からのプロジェクター光およびその他の環境光を、その偏光方向に関係なく散乱させた場合には、広い視野角は確保することができるが、スクリーン２越しの透明視認性は確保できないという問題がある。
　　そこで、散乱部材４として、偏光散乱異方性（偏光の振動方向によってその散乱度が異なる特性）を有する散乱フィルム（偏光散乱フィルム）、すなわち、Ｐ偏光が散乱軸を、Ｓ偏光が透過軸をそれぞれ通る散乱フィルムを用いるとともに、プロジェクター５からのプロジェクター光を上記散乱フィルムの散乱軸に合わせたＰ偏光とすることで、その他環境光の散乱を抑えつつ、プロジェクター光を効率よく散乱させることが可能となる。
　　特に、環境光に関しては、物体で反射した光はＳ偏光が優勢であることから、スクリーン越しに観察する物体の反射光の散乱成分は低減することができ、プロジェクター光であるＰ偏光を散乱させることで、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現できる投影表示装置１を実現できる。
　　なお、本実施の形態においては、散乱部材４で散乱される偏光成分と透過される偏光成分との選択性を高めるため、プロジェクター５からのプロジェクター光がＰ偏光である場合について説明したが、散乱部材４に対して、観察者６側とは反対側から入射される物体で反射された光（環境光）の散乱度より、Ｓ偏光やＰ偏光などの各種光成分を含むプロジェクター光の散乱度が高くなるように、散乱部材４が偏光の振動方向によってその散乱度が異なり、散乱部材４で散乱される偏光成分と透過される偏光成分との選択性を確保できるのであれば、プロジェクター５からのプロジェクター光はＰ偏光である必要はない。
　　図１に図示されているように、環境光およびプロジェクター光（Ｐ偏光）は、何れも、回折部材３を介して、散乱部材４に入射され、散乱部材４において透過および散乱された光が観察者６に視認されることとなる。
　　以上で、一般的に外光にはＳ偏光が多く、散乱部材４における外光との選択性を高めることが可能であることから、プロジェクター５からのプロジェクター光としてＰ偏光を用いることが好ましいと説明したが、プロジェクター光としてＰ偏光を用いることにより、このようなメリット以外に光の利用効率を高めることができるというメリットもある。
　　図２は、Ｐ偏光およびＳ偏光のスクリーン２への入射角（θ１）毎のフレネル反射率Ｒを示す図である。
　　なお、スクリーン２への入射角（θ１）は、図１に図示されているように、スクリーン２の垂直方向と入射光との成す角である。
　　図２に図示されているように、入射角（θ１）が所定角（約２０度）以上である場合、スクリーン２に入射する際のフレネル反射は、Ｐ偏光がＳ偏光よりも小さい。
　　したがって、本実施の形態においては、プロジェクター５からのプロジェクター光としてＰ偏光を用いることにより、スクリーン２に備えられた回折部材３にプロジェクター光が入射される時に生じ得るフレネル反射を抑制し、光の利用効率を高めることができる。
　　なお、本実施の形態のように、プロジェクター５がスクリーン２の近くに配置され、プロジェクター５からのプロジェクター光のスクリーン２への入射角（θ１）が大きい場合などに、Ｐ偏光を用いることによるフレネル反射の低減効果はさらに大きくなる。
　　図３（ａ）は、透過型の投影表示装置１に備えられたスクリーン２の概略構成と、図３（ｂ）は、スクリーン２に備えられた散乱部材４の概略構成を示す図である。
　　図３（ａ）に図示されているように、本実施の形態においては、回折部材３として、ホログラムを用いており、ホログラムは、屈折率が異なる二つの層（ｎ１・ｎ２）を積層した構造であり、この屈折率の差により、回折現象が発現する。
　　そして、回折部材３と散乱部材４との間には、その屈折率がｎ６である接着剤７が設けられている。
　　それから、図３（ｂ）に図示されているように、散乱部材４としての散乱フィルム（偏光散乱フィルム）においては、屈折率に異方性があり、フィルム基材は、図中の透過軸方向に屈折率ｎ３を有し、図中の散乱軸方向に屈折率ｎ４を有する。
　　そして、このように屈折率に異方性があるフィルム基材中に、屈折率ｎ５の散乱性微粒子８が存在することで、偏光散乱性を実現している。
　　すなわち、屈折率ｎ３、ｎ４およびｎ５は、下記式（１）を満たすことにより、偏光散乱性を実現している。
　　｜ｎ４－ｎ５｜＞｜ｎ３－ｎ５｜　　　式（１）
　なお、散乱フィルム（偏光散乱フィルム）における偏光散乱異方性（偏光の振動方向によってその散乱度が異なる特性）の出現方法については、上記特許文献４にも記載がある。
　　そして、回折部材３と散乱部材４との間には、その屈折率がｎ６である接着剤７が設けられているが、回折部材３と散乱部材４との間の界面における反射光を減らすため、接着剤７などで屈折率の差を低減することが好ましい。
　　この際、散乱部材４の偏光散乱異方性を考慮すると、透過軸は界面による影響を少なくすることがより好ましく、散乱軸は比較的界面の影響を受けても構わない。むしろ、この界面の影響により、散乱効果を助長することも可能である。
　　図４は、散乱部材の透過軸方向の屈折率ｎ３を１．５０とした場合において、接着剤の屈折率の変化による、散乱部材の透過軸での界面反射率Ｒを示す図である。
　　図示されているように、接着剤の屈折率ｎ６が散乱部材の透過軸方向の屈折率ｎ３と同じで１．５０である場合には、透過軸での界面反射は生じず、散乱も起こらない。
　　一方、接着剤の屈折率ｎ６と散乱部材の透過軸方向の屈折率ｎ３との差が大きくなればなるほど、透過軸での界面反射は大きくなり、散乱も発生し易くなる。
　　したがって、接着剤７の屈折率ｎ６は、下記式（２）を満たすことが好ましく、接着剤７の屈折率ｎ６と散乱部材４の透過軸方向の屈折率ｎ３とは、同じであることがさらに好ましい。
　　｜ｎ３－ｎ６｜＜｜ｎ４－ｎ６｜　　　式（２）
　以上のように、接着剤７の屈折率ｎ６が上記式（２）を満たしていれば、散乱部材４の接着剤７側の表面４ｓ（図３参照）に、物理的な形状を設けることで、プロジェクター５からのプロジェクター光に効果的に散乱効果を持たせることが可能となる。
　　上記物理的な形状を形成する表面処理としては、散乱部材４としての散乱フィルムを成型する際に、縦に平行なレンチキュラーレンズを付与することを一例として挙げることができる。
　　図５は、散乱部材４の接着剤７側の表面４ｓに、縦に平行なレンチキュラーレンズ４Ｌを形成した模様を示す図である。
　　図示されているように、縦に平行なレンチキュラーレンズ（配光制御部材）４Ｌを備えることにより、散乱軸方向の偏光（すなわち、プロジェクター５からのプロジェクター光（Ｐ偏光））に効果的にレンズ作用が働くため、横方向の視野角を効率的に広げることが可能となる。
　　また、以上のように、表面４ｓに散乱効果を持たせることで、散乱部材４の内部へ入射する光の光路長を延ばすことが可能となり、散乱をより効果的に出現させることができ、この構成を用いれば、スクリーン２の出射側の視野角をコントロールしやすくなる。
　　なお、本実施の形態においては、配光を制御するための光学的（物理的）な形状として、レンズを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、配光を制御するための光学的な形状はプリズムなどであってもよい。
　　なお、本実施の形態においては、接着剤７として、アクリル系のもの（屈折率１．５６）を用いたが、シリコーン系やエポキシ系のものなどを用いても良い。
　　一方、散乱部材４としての散乱フィルム（偏光散乱フィルム）の基材としては、透過軸方向の屈折率ｎ３が１．６で、散乱軸方向の屈折率ｎ４が１．７５であるＰＥＴ（ポリエチレン‐テレフタラート）を用いたが、偏光散乱異方性（偏光の振動方向によってその散乱度が異なる特性）を実現できるのであれば、特に限定されることはない。
　　なお、図１および図３（ａ）においては図示を省略しているが、本実施の形態においては、回折部材３としてのホログラムには、強度や信頼性の観点から、保護フィルムを設けている。この保護フィルムは、粘着剤を介して、ホログラムに設けられていてもよい。
　　なお、本実施の形態においては、接着剤７を全面に形成し、回折部材３と散乱部材４とを貼り合わせた構成について説明したが、接着剤７を全面に形成せず、端部などにのみ形成する構成としてもよい。
　　本実施の形態の投影表示装置１においては、スクリーン２に映像光を投射する映像光投射部として、プロジェクター５が用いられているが、これに限定されることはない。
　　プロジェクターにも様々な方式があるが、偏光やホログラムの回折効率を考慮した場合、偏光と波長を制御できるレーザー光源を用いたプロジェクターを用いる事が好ましい。
　　本実施の形態における映像光投射部としてのプロジェクター５は、ＭＥＭＳミラーを用いたレーザーピコプロジェクターを使用した方式である。この他に、レンズを使用したレンズ結像光学系のプロジェクターを用いてもよいが、その際には、偏光を制御するために、偏光板、ワイヤーグリッド偏光板などを使用してもよい。
　　なお、プロジェクターの光源として、レーザー光源以外にも例えば、高圧水銀ランプなどを用いることもできる。
　　なお、本実施の形態においては、スクリーン２に到達したプロジェクター光は、回折部材３としてのホログラムフィルムによって、スクリーン２の正面方向に光が曲げられるようになっている。回折部材３として、ブレーズド型回折格子などを用いて、プロジェクター光を曲げることも可能であるが、透明視認性を確保するという観点から考慮すると、回折部材３としてホログラムフィルムを用いることが好ましい。
　　本実施の形態においては、Ｐ偏光に対して回折効率が高いホログラムフィルムを使用し、Ｐ偏光のままホログラムフィルムに入射させ、Ｐ偏光でホログラムフィルムから出射させた。そして、上記ホログラムフィルムで回折されたＰ偏光の振動軸に合わせ、散乱部材４の散乱軸を配置した。
　　また、上記ホログラムフィルムは、所定の回折機能に加え、散乱機能も同時に有することが好ましい。このような構成とすることにより、偏光散乱異方性（偏光の振動方向によってその散乱度が異なる特性）を下げることができ、透明視認性の向上の面から有利となる。
　　図６は、図１に示す透過型の投影表示装置１の構成に、追加で、スクリーン２ａの光出射側に位相差板（λ／４板）９を備えた透過型の投影表示装置１ａの概略構成を示す図である。
　　図示されているように、透過型の投影表示装置１ａに備えられたスクリーン２ａには、スクリーン２ａの光出射側に位相差板（λ／４板）９が設けられている。このような構成とすることにより、位相差板（λ／４板）９から出射される出射光は円偏光とすることができ、偏光サングラスによる視認性の影響を抑制することができる。
　　〔実施の形態２〕
　次に、図７に基づいて、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の透過型の投影表示装置１ｂにおいては、回折部材３ａとしてのホログラムフィルムにおいて、プロジェクター５からのプロジェクター光の回折方向を、例えば、敢えて上下に５度以上４５度以下の範囲内で傾けている点において、上記の実施の形態１とは異なる。その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　プロジェクター５で用いられ、指向性が高いレーザー光源は、上述した実施の形態１のように、回折部材３によって光をスクリーン２の垂直方向にほぼ回折させた場合には、散乱しきれず、スクリーンの正面方向のある狭い範囲（１度以内の範囲）で、特に輝度が高い領域が現れ、このような領域に対して、観察者は眩しいと感じる可能性がある。
　　本実施の形態の透過型の投影表示装置１ｂは、このように輝度が高い領域が現れるのを抑制することができる。
　　図７は、透過型の投影表示装置１ｂの概略構成を示す図である。
　　図示されているように、回折部材３ａとしてのホログラムフィルムにおいては、プロジェクター５からのプロジェクター光の回折方向が、スクリーン２ｂの垂直方向に対して、例えば、敢えて上下に５度以上４５度以下の範囲内で傾くようになっている。
　　このような構成においては、輝度のピークが観察者６に直接向かないよう、敢えて輝度のピークを上下５度以上曲げた構成にすることで、観察者６が眩しいと感じる可能性がある、スクリーン２ｂの正面方向のある狭い範囲（１度以内の範囲）で、特に輝度が高い領域が現れるのを抑制することができる。
　　なお、プロジェクター５からのプロジェクター光の回折方向を、スクリーン２ｂの垂直方向に対して、傾ける角度は、特に輝度が高い領域が現れるのを抑制する観点から、上下に５度以上傾けることが好ましいが、スクリーン２ｂの正面方向の輝度とのバランスなどを考慮し、上下に５度以上４５度以下の範囲内で適宜決めればよい。なお、スクリーン２ｂの垂直方向に対して、上下に４５度よりも傾けると、正面方向の輝度が低下し、光の利用効率の観点から問題が生じ得る。
　　〔実施の形態３〕
　次に、図８に基づいて、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態の透過型の投影表示装置１ｃには、出射光としてＳ偏光を出射する表示部１０として、光出射面側の最表面にＳ偏光のみを出射するための偏光板が設けられた液晶表示パネルとバックライトとがさらに備えられている点において、上記の実施の形態１とは異なる。その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　図８は、透過型の投影表示装置１ｃの概略構成を示す図である。
　　図示されているように、スクリーン２に対して、観察者６側とは反対側に、プロジェクター５と、表示部１０としての液晶表示パネルおよびバックライトとが備えられている。
　　上記液晶表示パネルには、光出射面側の最表面にＳ偏光のみを出射するための偏光板が設けられており、プロジェクター５からのプロジェクター光はＰ偏光で構成され、表示部１０からの光はＳ偏光で構成されている。
　　したがって、透過型の投影表示装置１ｃに備えられた散乱部材４において、プロジェクター５からのプロジェクター光は散乱軸を通り、表示部１０からの光は透過軸を通るので、プロジェクター光に基づいてスクリーン２に映し出される映像に関しては広視野角を確保することができるとともに、スクリーン越しに見える表示部１０については、透明視認性を確保することができる。
　　なお、このような構成は、後述する反射型の投影表示装置にも適用できるのは勿論である。
　　〔実施の形態４〕
　次に、図９に基づいて、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態の透過型の投影表示装置１ｄには、出射光としてＳ偏光を出射する照明１１がさらに備えられている点において、上記の実施の形態１とは異なる。その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　図９は、透過型の投影表示装置１ｄの概略構成を示す図である。
　　図示されているように、スクリーン２に対して、観察者６側とは反対側に、プロジェクター５と、出射光としてＳ偏光を出射する照明１１とが備えられている。
　　照明１１から出射されたＳ偏光は、物体１２で反射され、Ｓ偏光のまま、回折部材３を介して、散乱部材４に入射される。
　　出射光としてＳ偏光を出射する照明１１を備えた構成とすることにより、Ｓ偏光を多く含む通常の環境光より、さらに、Ｓ偏光成分が多い光を散乱部材４に入射させることができる。
　　したがって、透過型の投影表示装置１ｄに備えられた散乱部材４において、プロジェクター５からのプロジェクター光は散乱軸を通り、物体１２で反射された反射光は透過軸を通るので、プロジェクター光に基づいてスクリーン２に映し出される映像に関しては広視野角を確保することができるとともに、スクリーン２越しに見える物体１２については、さらに向上された透明視認性を確保することができる。
　　なお、このような構成は、後述する反射型の投影表示装置にも適用できるのは勿論である。
　　〔実施の形態５〕
　次に、図１０に基づいて、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態の透過型の投影表示装置２０には、λ／２位相差板２３を一層設け、偏光方向を９０度回転させてから回折部材３ｂに光を入射させている点において、上記の実施の形態１とは異なる。その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　図１０は、透過型の投影表示装置２０の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、スクリーン２１に対して、観察者６側とは反対側にプロジェクター５が備えられており、スクリーン２１は、プロジェクター５から観察者６方向に、λ／２位相差板２３と回折部材３ｂと散乱部材２２とが順に積層された構成となっている。
　　Ｓ偏光が多く含まれている環境光とプロジェクター５からのプロジェクター光（Ｐ偏光）は、λ／２位相差板２３に入射後、偏光方向が９０度回転され、Ｐ偏光が多く含まれている環境光とプロジェクター光（Ｓ偏光）として出射される。
　　そして、Ｐ偏光が多く含まれている環境光とプロジェクター光（Ｓ偏光）とは、回折部材３ｂを介して、散乱部材２２に入射される。
　　散乱部材２２においては、Ｐ偏光が透過軸を通り、Ｓ偏光が散乱軸を通るようになっているので、Ｐ偏光が多く含まれている環境光の多くは散乱されず透過し、プロジェクター光（Ｓ偏光）は散乱されることとなる。
　　したがって、プロジェクター光に基づいてスクリーン２１に映し出される映像に関しては広視野角を確保することができるとともに、スクリーン２１越しの透明視認性を確保することができる。
　　本実施の形態においては、回折部材３ｂとしてＳ偏光に対して回折効率が高いホログラムフィルムを使用し、Ｓ偏光でホログラムフィルムに入射させ、Ｓ偏光でホログラムフィルムから出射させた。そして、上記ホログラムフィルムで回折されたＳ偏光の振動軸に合わせ、散乱部材２２の散乱軸を配置した。
　　回折部材における回折効率にも偏光依存性があるため、回折部材３ｂの回折効率を考慮し、本実施の形態においては、プロジェクター光をλ／２位相差板２３を介して、Ｓ偏光とした後、回折部材３ｂに入射させている。一方、回折部材としてＰ偏光に対して回折効率が高いホログラムフィルムを使用した実施の形態１～４のような場合には、プロジェクター光をＰ偏光のまま回折部材３・３ａに入射させている。
　　〔実施の形態６〕
　次に、図１１および図１２に基づいて、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態の透過型の投影表示装置３０に備えられたスクリーン３１においては、プロジェクター５からのプロジェクター光が散乱部材４を介して、回折部材３に入射されるという点において、上記の実施の形態１～５とは異なる。その他の構成については実施の形態１～５において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１～５の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　図１１は、透過型の投影表示装置３０の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、スクリーン３１に対して、観察者６側とは反対側にプロジェクター５が備えられており、スクリーン３１は、プロジェクター５から観察者６方向に、散乱部材４と回折部材３とが順に積層された構成となっている。
　　なお、図示されてないが、回折部材３と散乱部材４とは、上述した実施の形態１における接着剤７などで貼り合わせられていてもよい。
　　プロジェクター５からのプロジェクター光はＰ偏光であり、環境光にはＳ偏光が多く含まれている。そして、散乱部材４においては、Ｐ偏光が散乱軸を、Ｓ偏光が透過軸をそれぞれ通るようになっている。
　　それから、散乱部材４から出射された光は、回折部材３で回折され、観察者３方向に向けられる。
　　このような構成の場合、レーザー光であるプロジェクター光を、散乱部材４に対して斜めから入射させた場合、上記プロジェクター光の光路長が増加し、散乱部材４によってより向上された散乱効果を得ることができる。
　　図１２は、図１１に示した透過型の投影表示装置３０に備えられたスクリーン３１の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、回折部材３と散乱部材４との間には、その屈折率がｎ６である接着剤７が設けられているが、回折部材３と散乱部材４との間の界面における反射光を減らすため、接着剤７などで屈折率の差を低減することが好ましい。
　　接着剤７の屈折率ｎ６は、下記式（３）を満たすことが好ましく、接着剤７の屈折率ｎ６と散乱部材４の透過軸方向の屈折率ｎ３とは、同じであることがさらに好ましい。
　　｜ｎ３－ｎ６｜＜｜ｎ４－ｎ６｜　　　式（３）
　以上のように、接着剤７の屈折率ｎ６が上記式（３）を満たしていれば、散乱部材４の接着剤７側の表面４ｓに、物理的な形状を設けることで、プロジェクター５からのプロジェクター光に効果的に散乱効果を持たせることが可能となる。
　　上記物理的な形状を形成する表面処理としては、散乱部材４としての散乱フィルムを成型する際に、縦に平行なレンチキュラーレンズを付与することを一例として挙げることができる。
　　このような構成を用いれば、スクリーン３１の出射側の視野角をコントロールしやすくなる。
　　〔実施の形態７〕
　次に、図１３に基づいて、本発明の実施の形態７について説明する。本実施の形態の透過型の投影表示装置においては、上述した実施の形態１～６に記載されているプロジェクター５の代わりにプロジェクター光の出射側に波長選択偏光回転素子２４を備えているプロジェクター５ａを備えている点において、上記の実施の形態１～６とは異なる。その他の構成については実施の形態１～６において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１～６の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　なお、プロジェクター光の出射側に波長選択偏光回転素子２４を備えているプロジェクター５ａは、実施の形態８以後で説明する反射型の投影表示装置にも用いることができるのは勿論である。
　　図１３は、透過型または反射型の投影表示装置に備えることができるプロジェクター光の出射側に波長選択偏光回転素子２４を備えているプロジェクター５ａの概略構成を示す図である。
　　プロジェクター５ａはレーザー光源を用いており、特に、レーザープロジェクターの偏光状態は、図示されているように、ＲＧＢ色毎に異なっていることがある。例えば、Ｒ光とＢ光はＰ偏光であるのに対し、Ｇ光のみが９０度回転したＳ偏光となっていることがある。このようなレーザー光源を用いる場合には、レーザー光源の出射側に波長選択偏光回転素子２４を設け、Ｇ光に該当する波長領域の光のみの偏光方向を９０度回転させ、波長選択偏光回転素子２４から出射されるＲＧＢ光を全てＰ偏光とすることができる。
　　なお、本実施の形態においては、波長選択偏光回転素子２４から出射されるＲＧＢ光を全てＰ偏光とする場合について説明したが、必要に応じて、波長選択偏光回転素子２４から出射されるＲＧＢ光を全てＳ偏光とすることもできる。
　　〔実施の形態８〕
　次に、図１４および図１５に基づいて、本発明の実施の形態８について説明する。本実施の形態の投影表示装置は、反射型であるという点において、上記の実施の形態１～６とは異なる。その他の構成については実施の形態１～６において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１～６の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　図１４は、反射型の投影表示装置４０の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、反射型の投影表示装置４０には、スクリーン４１と、スクリーン４１に対して一方側にプロジェクター５とが備えられている。
　　そして、反射型の投影表示装置であるため、スクリーン４１に対して同じ側に、プロジェクター５と観察者６とが配置されることとなる。
　　スクリーン４１は、散乱部材４ａとしての散乱フィルム（偏光散乱フィルム）と、回折部材４２としてのホログラムフィルムとを備えており、散乱フィルムがプロジェクター５のより近くに配置されるように、散乱フィルムとホログラムフィルムとが積層されている。
　　回折部材４２としてのホログラムフィルムは、反射型用であるため、回折部材４２の裏面４２ｒ方向から入射される環境光は、回折されず、回折部材４２の表面４２ｆから出射され、一方、散乱部材４ａを介して、回折部材４２の表面４２ｆ方向から入射されるプロジェクター５からのプロジェクター光は、回折部材４２で回折され、観察者６方向に反射される。
　　そして、反射型の特性上、プロジェクター光は、散乱部材４ａとしての散乱フィルムを２回通るようになっている。
　　図１５は、反射型の投影表示装置４０に備えられたスクリーン４１の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、本実施の形態においては、回折部材４２として、ホログラムを用いており、ホログラムは、屈折率が異なる二つの層（ｎ１・ｎ２）を積層した構造であり、この屈折率の差により、回折現象が発現する。
　　そして、回折部材４２と散乱部材４ａとの間には、その屈折率がｎ６である接着剤７が設けられている。
　　それから、散乱部材４ａとしての散乱フィルム（偏光散乱フィルム）においては、屈折率に異方性があり、フィルム基材は、図中の透過軸方向に屈折率ｎ３を有し、図中の散乱軸方向に屈折率ｎ４を有する。
　　そして、このように屈折率に異方性があるフィルム基材中に、屈折率ｎ５の散乱性微粒子８が存在することで、偏光散乱性を実現している。
　　なお、反射型の特性上、プロジェクター光は、散乱部材４ａとしての散乱フィルムを２回通るようになっているので、散乱部材４ａの散乱軸における散乱度は、上述した実施の形態１～６に記載の散乱部材４ａの散乱軸における散乱度より低く設定することができる。
　　そして、回折部材４２と散乱部材４ａとの間には、その屈折率がｎ６である接着剤７が設けられているが、回折部材４２と散乱部材４ａとの間の界面における反射光を減らすため、接着剤７などで屈折率の差を低減することが好ましい。
　　この際、散乱部材４ａの偏光散乱異方性を考慮すると、透過軸は界面による影響を少なくすることがより好ましく、散乱軸は比較的界面の影響を受けても構わない。むしろ、この界面の影響により、散乱効果を助長することも可能である。
　　したがって、接着剤７の屈折率ｎ６は、下記式（４）を満たすことが好ましく、接着剤７の屈折率ｎ６と散乱部材４の透過軸方向の屈折率ｎ３とは、同じであることがさらに好ましい。
　　｜ｎ３－ｎ６｜＜｜ｎ４－ｎ６｜　　　式（４）
　以上のように、接着剤７の屈折率ｎ６が上記式（４）を満たしていれば、散乱部材４ａの接着剤７側の表面４ｓに、物理的な形状を設けることで、プロジェクター５からのプロジェクター光に効果的に散乱効果を持たせることが可能となる。
　　上記物理的な形状を形成する表面処理としては、散乱部材４ａとしての散乱フィルムを成型する際に、縦に平行なレンチキュラーレンズを付与することを一例として挙げることができる（図５参照）。
　　このように、散乱部材４ａの接着剤７側の表面４ｓに、縦に平行なレンチキュラーレンズを備えることにより、散乱軸方向の偏光（すなわち、プロジェクター５からのプロジェクター光（Ｐ偏光））に効果的にレンズ作用が働くため、横方向の視野角を効率的に広げることが可能となる。
　　なお、図１４および図１５においては図示を省略しているが、本実施の形態においては、回折部材４２としてのホログラムには、強度や信頼性の観点から、保護フィルムを設けている。この保護フィルムは、粘着剤を介して、ホログラムに設けられていてもよい。
　　以上のような反射型の投影表示装置４０の特性から、散乱部材４ａの散乱軸における散乱度を、上述した実施の形態１～６に記載の散乱部材４の散乱軸における散乱度より低く設定することができるので、スクリーン４１越しの透明視認性の向上に有利となる。
　　また、回折部材４２としてのホログラムフィルムは、反射型であるため、作製が比較的容易である。
　　以上のように、反射型の投影表示装置４０は、透過型の投影表示装置と比較して、上記二つの大きなメリットがある。
　　なお、上記実施の形態１において、既に説明したように、Ｐ偏光が、スクリーンに入射する際のフレネル反射がＳ偏光よりも小さいので、透過型の投影表示装置の場合と同様に、本実施の形態の反射型の投影表示装置においても、プロジェクター５からのプロジェクター光はＰ偏光であることが好ましい。
　　なお、回折部材４２としては、ブレーズド型回折格子などを用いることもできるが、透明視認性を確保するという観点から、本実施の形態においては、回折部材４２としてホログラムフィルムを用いることが好ましい。
　　また、上記ホログラムフィルムは、所定の回折機能に加え、散乱機能も同時に有することが好ましい。このような構成とすることにより、散乱部材４ａにおける偏光散乱異方性（偏光の振動方向によってその散乱度が異なる特性）を下げることができ、透明視認性の向上の面から有利となる。
　　〔実施の形態９〕
　次に、図１６に基づいて、本発明の実施の形態９について説明する。本実施の形態の反射型の投影表示装置５０に備えられたスクリーン５１の両面にはλ／２位相差板２３が設けられている点において、上記の実施の形態８とは異なる。その他の構成については実施の形態８において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態８の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　図１６は、反射型の投影表示装置５０の概略構成を示す図である。
　　図示されているように、反射型の投影表示装置であるため、スクリーン５１に対して同じ側に、プロジェクター５と観察者６とが配置されることとなる。
　　そして、スクリーン５１は、観察者６側とは反対側から、λ／２位相差板２３と、回折部材４２としてのホログラムフィルムと、散乱部材２２としての散乱フィルム（偏光散乱フィルム）と、λ／２位相差板２３と、が順に積層された構成となっている。
　　そして、散乱部材２２は、Ｐ偏光が透過軸を通り、Ｓ偏光が散乱軸を通るようになっている。
　　したがって、Ｓ偏光が多く含まれている環境光は、回折部材４２側に設けられたλ／２位相差板２３に入射されると、偏光方向が９０度回転され、Ｐ偏光が多く含まれている環境光となった後、回折部材４２を介して散乱部材２２に入射されることとなる。そして、散乱部材２２においては、Ｐ偏光が透過軸を通るようになっているので、Ｐ偏光が多く含まれている環境光の多くは散乱されず透過し、散乱部材２２側に設けられたλ／２位相差板２３によって、偏光方向が再び９０度回転され、Ｓ偏光が多く含まれている環境光としてスクリーン５１から出射される。
　　一方、プロジェクター５からのプロジェクター光（Ｐ偏光）は、散乱部材２２側に設けられたλ／２位相差板２３によって、偏光方向が９０度回転され、Ｓ偏光として散乱部材２２に入射される。散乱部材２２においては、Ｓ偏光が散乱軸を通るようになっているので、Ｓ偏光は散乱された状態で回折部材４２に入射され、回折部材４２においては反射され、再び、散乱部材２２側に設けられたλ／２位相差板２３に入射され、偏光方向が９０度回転された後、結果的にＰ偏光としてスクリーン５１から出射される。
　　このような構成によれば、プロジェクター光に基づいてスクリーン５１に映し出される映像に関しては広視野角を確保することができるとともに、スクリーン５１越しの透明視認性を確保することができる。
　　本実施の形態においては、回折部材４２としてＳ偏光に対して回折効率が高いホログラムフィルムを使用し、Ｓ偏光でホログラムフィルムに入射させ、Ｓ偏光でホログラムフィルムから反射させた。そして、上記ホログラムフィルムで反射されたＳ偏光の振動軸に合わせ、散乱部材２２の散乱軸を配置した。
　　すなわち、回折部材における回折効率にも偏光依存性があるため、回折部材４２の回折効率を考慮し、本実施の形態においては、Ｐ偏光のプロジェクター光をλ／２位相差板２３を介して、Ｓ偏光とした後、回折部材４２に入射させている。
　　〔実施の形態１０〕
　次に、図１７に基づいて、本発明の実施の形態１０について説明する。本実施の形態の反射型の投影表示装置４０ａにおいては、回折部材４２ａとしてのホログラムフィルムにおいて、プロジェクター５からのプロジェクター光の回折方向を、例えば、敢えて上下に５度以上４５度以下の範囲内で傾けている点において、上記の実施の形態８とは異なる。その他の構成については実施の形態８において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態８の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
　　プロジェクター５で用いられ、指向性が高いレーザー光源は、上述した実施の形態８のように、回折部材４２によって光をスクリーン４１の垂直方向にほぼ反射させた場合には、散乱しきれず、スクリーンの正面方向のある狭い範囲（１度以内の範囲）で、特に輝度が高い領域が現れ、このような領域に対して、観察者は眩しいと感じる可能性がある。
　　本実施の形態の反射型の投影表示装置４０ａは、このように輝度が高い領域が現れるのを抑制することができる。
　　図１７は、反射型の投影表示装置４０ａの概略構成を示す図である。
　　図示されているように、回折部材４２ａとしてのホログラムフィルムにおいては、プロジェクター５からのプロジェクター光の回折（反射）方向が、スクリーン４１ａの垂直方向に対して、例えば、敢えて上下に５度以上４５度以下の範囲内で傾くようになっている。
　　このような構成においては、輝度のピークが観察者６に直接向かないよう、敢えて輝度のピークを上下５度以上曲げた構成にすることで、観察者６が眩しいと感じる可能性がある、スクリーン４１ａの正面方向のある狭い範囲（１度以内の範囲）で、特に輝度が高い領域が現れるのを抑制することができる。
　　なお、プロジェクター５からのプロジェクター光の回折方向を、スクリーン４１ａの垂直方向に対して、傾ける角度は、特に輝度が高い領域が現れるのを抑制する観点から、上下に５度以上傾けることが好ましいが、スクリーン４１ａの正面方向の輝度とのバランスなどを考慮し、上下に５度以上４５度以下の範囲内で適宜決めればよい。なお、スクリーン４１ａの垂直方向に対して、上下に４５度よりも傾けると、正面方向の輝度が低下し、光の利用効率の観点から問題が生じ得る。
　　本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る表示装置は、映像光を投射する映像光投射部と、上記映像光を透過または反射させ、観察者に視認させるためのスクリーンと、を備えた表示装置であって、上記スクリーンには、回折部材と散乱部材とが備えられており、上記回折部材は、上記映像光を選択的に回折させ、上記観察者方向に向けるとともに、上記散乱部材は、上記散乱部材に対して、上記観察者側とは反対側から入射される環境光の散乱度より上記映像光の散乱度が高くなるように、偏光の振動方向によってその散乱度が異なる構成である。
　　上記構成によれば、スクリーンと映像光を投射する映像光投射部との配置位置に関係なく、工業的にその製造が比較的に容易でありながら、スクリーンの正面方向の輝度の確保と、広視野角の確保と、スクリーン越しの透明視認性の確保とを、満足できる程に実現できる。
　　本発明の態様２に係る表示装置においては、上記映像光は上記スクリーンを透過し、上記観察者に視認され、上記映像光は上記回折部材を介して、上記散乱部材に入射される構成である。
　　上記構成によれば、上記映像光投射部から投射された映像光は、先ず、上記回折部材によって、上記観察者方向に向けられた後、上記散乱部材によって散乱されるので、上記スクリーンの垂直方向に対して、均一的に上記映像光が散乱される効果を得ることができる。
　　本発明の態様３に係る表示装置においては、上記映像光は上記スクリーンを透過し、上記観察者に視認され、上記映像光は上記散乱部材を介して、上記回折部材に入射される構成である。
　　上記構成によれば、映像光投射部の光源として、指向性の高いレーザー光などを用いた場合でも、レーザー光を散乱部材に対して斜めから入射させ、レーザー光の光路長を増加させ、上記散乱部材によってより向上された散乱効果を得ることができる。
　　本発明の態様４に係る表示装置においては、上記映像光は上記スクリーンで反射され、上記観察者に視認され、上記映像光は上記散乱部材を介して、上記回折部材に入射され、上記回折部材に入射された上記映像光は回折され、上記散乱部材に再び入射される構成である。
　　上記構成によれば、反射型の特性上、上記映像光は、上記散乱部材を２回通るようになっているので、その分、上記散乱部材の散乱軸における散乱度を、より低く設定することができ、スクリーン越しの透明視認性の向上を実現できる。
　　本発明の態様５に係る表示装置においては、上記スクリーンに投射された映像光は、Ｐ偏光である構成である。
　　スクリーンの垂直方向と入射光との成す角である、入射角が所定角以上と大きい場合には、スクリーンに入射する際のフレネル反射は、Ｐ偏光がＳ偏光よりも小さいことが知られている。
　　したがって、上記構成によれば、上記スクリーンに投射された映像光がＰ偏光であるため、スクリーンに備えられた回折部材や散乱部材に映像光が入射される時に生じ得るフレネル反射を抑制し、光の利用効率を高めることができる。
　　本発明の態様６に係る表示装置においては、上記回折部材と上記散乱部材との間には、屈折率がｎ６である接着剤が設けられており、上記散乱部材は、上記偏光の振動方向によってその散乱度が異なる透過軸と散乱軸とを有しており、上記透過軸の屈折率がｎ３であり、上記散乱軸の屈折率がｎ４である場合には、上記接着剤の屈折率ｎ６と上記透過軸の屈折率ｎ３と上記散乱軸の屈折率ｎ４とは、｜ｎ３－ｎ６｜＜｜ｎ４－ｎ６｜の関係を満たす構成である。
　　上記構成によれば、上記散乱部材の透過軸においては上記接着剤との界面による影響を少なくすることができ、上記散乱部材の散乱軸においては上記接着剤との界面の影響により、散乱効果を助長することが可能である。
　　よって、広視野角と、スクリーン越しの透明視認性とを、より向上させた表示装置を実現できる。
　　本発明の態様７に係る表示装置においては、上記散乱部材の上記接着剤側の表面には、配光制御部材が設けられている構成である。
　　上記構成によれば、視野角を効率的に広げることが可能となる。
　　本発明の態様８に係る表示装置においては、上記回折部材がホログラムフィルムである構成である。
　　上記構成によれば、スクリーン越しの透明視認性をより向上させることができる。
　　本発明の態様９に係る表示装置においては、上記回折部材には、散乱機能が備えられている構成である。
　　上記構成によれば、上記回折部材が散乱機能を有する分、上記散乱部材における散乱機能を下げることができるので、スクリーン越しの透明視認性を、より向上させた表示装置を実現できる。
　　本発明の態様１０に係る表示装置は、透過型の投影表示装置であり、上記映像光および環境光はλ／２位相差板を介して、上記回折部材に入射される構成である。
　　上記構成によれば、上記回折部材の回折効率に偏光依存性がある場合でも、上記λ／２位相差板を用いることにより、上記映像光をより回折効率の高い偏光に変えて上記回折部材に入射させることができる。
　　本発明の態様１１に係る表示装置においては、上記回折部材によって、上記映像光は上記スクリーンの垂直方向に対して、上下に５度以上回折される構成である。
　　上記構成によれば、輝度のピークが観察者に直接向かないよう、輝度のピークを上下５度以上曲げた構成にすることができ、観察者が眩しいと感じる可能性がある、スクリーンの正面方向のある狭い範囲（１度以内の範囲）で、特に輝度が高い領域が現れるのを抑制することができる。
　　本発明の態様１２に係る表示装置は、透過型の投影表示装置であり、上記スクリーンの観察者側の表面には、λ／４位相差板が設けられている構成である。
　　上記構成によれば、λ／４位相差板から出射される出射光は円偏光とすることができ、偏光サングラスによる視認性の影響を抑制することができる。
　　本発明の態様１３に係る表示装置は、反射型の投影表示装置であり、上記スクリーンの表面および裏面には、λ／２位相差板が備えられている構成である。
　　上記構成によれば、上記回折部材の回折効率に偏光依存性がある場合でも、上記λ／２位相差板を用いることにより、上記映像光をより回折効率の高い偏光に変えて上記回折部材に入射させることができる。
　　本発明の態様１４に係る表示装置における、上記映像光投射部には、特定波長領域の光の偏光方向を選択的に回転させる偏光回転素子が備えられている構成である。
　　上記構成によれば、上記映像光投射部からの映像光の偏光状態が、例えば、ＲＧＢ色毎に異なっている場合などにおいて、上記偏光回転素子を用いることにより、上記映像光の偏光状態を揃えることができる。
　　本発明の態様１５に係る表示装置は、上記スクリーンに対して、上記観察者側とは反対側に、Ｓ偏光を出射させ表示を行う表示部が備えられている構成である。
　　上記表示部から出射されるＳ偏光は上記環境光に含まれ、上記構成によれば、スクリーン越しに見える表示部について、透明視認性を確保することができる。
　　本発明の態様１６に係る表示装置は、上記スクリーンに対して、上記観察者側とは反対側に、Ｓ偏光を物体に照射する照明が備えられている構成である。
　　上記照明から出射されるＳ偏光は上記環境光に含まれ、出射光としてＳ偏光を出射する照明を備えた構成とすることにより、Ｓ偏光を多く含む通常の環境光より、さらに、Ｓ偏光成分が多い環境光とすることができる。
　　したがって、スクリーン越しに見える物体については、さらに向上された透明視認性を確保することができる。
　　本発明は、スクリーンを備えた透過型または反射型の投影表示装置に好適に用いることができる。
　１　　　透過型の投影表示装置
　１ａ　　透過型の投影表示装置
　１ｂ　　透過型の投影表示装置
　１ｃ　　透過型の投影表示装置
　１ｄ　　透過型の投影表示装置
　２　　　スクリーン
　２ａ　　スクリーン
　２ｂ　　スクリーン
　３　　　回折部材
　３ａ　　回折部材
　３ｂ　　回折部材
　４　　　散乱部材
　４ａ　　散乱部材
　４ｓ　　散乱部材の接着剤側の表面
　４Ｌ　　レンチキュラーレンズ（配光制御部材）
　５　　　プロジェクター（映像光投射部）
　５ａ　　プロジェクター（映像光投射部）
　６　　　観察者
　７　　　接着剤
　８　　　散乱性微粒子
　９　　　位相差板（λ／４板）
　１０　　表示部
　１１　　照明
　１２　　物体
　２０　　透過型の投影表示装置
　２１　　スクリーン
　２２　　散乱部材
　２３　　λ／２位相差板
　２４　　波長選択偏光回転素子（偏光回転素子）
　３０　　透過型の投影表示装置
　３１　　スクリーン
　４０　　反射型の投影表示装置
　４０ａ　反射型の投影表示装置
　４１　　スクリーン
　４１ａ　スクリーン
　４２　　回折部材
　４２ａ　回折部材
　５０　　反射型の投影表示装置
　５１　　スクリーン

Claims (5)

  1. 　映像光を投射する映像光投射部と、上記映像光を透過または反射させ、観察者に視認させるためのスクリーンと、を備えた表示装置であって、
    　上記スクリーンには、回折部材と散乱部材とが備えられており、
    　上記回折部材は、上記映像光を選択的に回折させ、上記観察者方向に向けるとともに、
    　上記散乱部材は、上記散乱部材に対して、上記観察者側とは反対側から入射される環境光の散乱度より上記映像光の散乱度が高くなるように、偏光の振動方向によってその散乱度が異なることを特徴とする表示装置。
  2. 　上記映像光は上記スクリーンを透過し、上記観察者に視認され、
    　上記映像光は上記回折部材を介して、上記散乱部材に入射されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　上記映像光は上記スクリーンを透過し、上記観察者に視認され、
    　上記映像光は上記散乱部材を介して、上記回折部材に入射されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  4. 　上記映像光は上記スクリーンで反射され、上記観察者に視認され、
    　上記映像光は上記散乱部材を介して、上記回折部材に入射され、
    　上記回折部材に入射された上記映像光は回折され、上記散乱部材に再び入射されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  5. 　上記スクリーンに投射された映像光は、Ｐ偏光であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の表示装置。
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