JP2015075535A - Transmission type screen and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンおよび該透過型スクリーンを備えた表示装置に関する。 The present invention relates to a transmissive screen that displays video by transmitting image light projected from one surface side to the other surface side, and a display device including the transmissive screen.
映像や画像を表示する表示装置の1つとして、リアプロジェクション表示装置がある。このリアプロジェクション表示装置は、背面投射型表示装置とも呼ばれ、透過型スクリーンの背面側の映像光源から映像光を投射し、スクリーンの前面側(観察者側)に映像を出射する表示装置である。リアプロジェクション表示装置に具備される透過型スクリーンには映像光源からの映像光を前面側に出射するに際して観察者が適切で良質な映像として観察できるように、フレネルレンズ層や各種光学的機能を有する層が備えられている。 As one of display devices that display video and images, there is a rear projection display device. This rear projection display device is also referred to as a rear projection display device, and is a display device that projects image light from an image light source on the back side of a transmissive screen and emits an image on the front side (observer side) of the screen. . The transmissive screen provided in the rear projection display device has a Fresnel lens layer and various optical functions so that an observer can observe an appropriate and high-quality image when emitting image light from the image light source to the front side. Layers are provided.
特許文献1には、このような透過型スクリーンが3次元曲面を有することにより優れた外観となる技術が開示されている。これにより例えば自動車のコンソール部位の湾曲に沿った曲面で透過型スクリーンを形成し、表示装置と自動車の内装との一体感を演出することができる。 Patent Document 1 discloses a technique in which such a transmissive screen has an excellent appearance when it has a three-dimensional curved surface. Thereby, for example, a transmissive screen can be formed with a curved surface along the curve of the console portion of the automobile, and a sense of unity between the display device and the interior of the automobile can be produced.
透過型スクリーンは、通常、様々な機能を備えた層を積層して構成されている。透過型スクリーンには、例えば特許文献1にも開示されているように、1つの方向に延びるとともに他の方向に並列した複数の単位レンズを備えたリニアフレネルレンズ層が備えられる。また、特許文献1には、1つの方向に延びるとともに他の方向に並列された複数の光透過部および光吸収部を備えた光学機能層が備えられることについても開示されている。 A transmissive screen is usually configured by laminating layers having various functions. For example, as disclosed in Patent Document 1, the transmissive screen includes a linear Fresnel lens layer that includes a plurality of unit lenses that extend in one direction and are arranged in parallel in the other direction. Patent Document 1 also discloses that an optical functional layer that includes a plurality of light transmission portions and light absorption portions that extend in one direction and are arranged in parallel in the other direction is also disclosed.
しかしながら、湾曲した透過型スクリーンにおいて、リニアフレネルレンズに加えて所定の方向に並列した複数の単位光学要素を備えた層が重ねて用いられる場合、モアレを生じる虞があるという問題があった。 However, in a curved transmission screen, when a layer including a plurality of unit optical elements arranged in parallel in a predetermined direction is used in addition to the linear Fresnel lens, there is a problem that moire may occur.
そこで本発明は、モアレの発生を抑制できる湾曲した透過型スクリーンを提供することを課題とする。また、該透過型スクリーンを備えた表示装置を提供する。 Therefore, an object of the present invention is to provide a curved transmission screen that can suppress the occurrence of moire. In addition, a display device including the transmission screen is provided.
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。 The present invention will be described below. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
請求項1に記載の発明は、一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示し、一方の面側に凸となるように湾曲した部分を有する透過型スクリーン(10)であって、1つの方向に延びるとともに該延びる方向とは異なる方向に並列された、光を透過する複数の光透過部(18)と、隣り合う光透過部間に形成された、光を吸収する光吸収部(19)と、を備えた光学機能層(17)、及び、1つの方向に延びるとともに該延びる方向とは異なる方向に並列された単位レンズ(24)を備えるフレネルレンズ層(21)、を備え、正面視において、光透過部及び光吸収部が延びる方向と単位レンズが延びる方向とが交差している、透過型スクリーンである。 According to the first aspect of the present invention, the image light projected from one surface side is transmitted to the other surface side to display an image, and the transmission type has a curved portion so as to be convex on the one surface side. A screen (10) formed between a plurality of light transmitting portions (18) that transmit light and that are arranged in parallel in a direction different from the extending direction and adjacent light transmitting portions. An optical functional layer (17) including a light absorbing portion (19) for absorbing light, and a Fresnel including a unit lens (24) extending in one direction and arranged in a direction different from the extending direction. The transmissive screen includes a lens layer (21), and in a front view, the direction in which the light transmission part and the light absorption part extend intersects with the direction in which the unit lens extends.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の透過型スクリーンの正面視において、光透過部(18)及び光吸収部(19)が延びる方向と単位レンズ(24)が延びる方向とが交差する角度が、3°以上10°以下である。 According to a second aspect of the present invention, in the front view of the transmissive screen according to the first aspect, there are a direction in which the light transmission part (18) and the light absorption part (19) extend and a direction in which the unit lens (24) extends. The intersecting angle is 3 ° or more and 10 ° or less.
請求項3に記載の発明は、映像光を出射する映像光源と、映像光源からの映像光を透過して観察者側に出射する請求項1又は2に記載の透過型スクリーンと、を備える表示装置である。 A display according to a third aspect of the present invention comprises: a video light source that emits video light; and a transmission screen according to claim 1 or 2 that transmits the video light from the video light source and emits it to the viewer side. Device.
本発明によれば、湾曲した透過型スクリーンにおいて、モアレの発生を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of moire in a curved transmission screen.
本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面では分かりやすさのため部材の大きさや比率を変更または誇張して記載することがある。また、見やすさのため繰り返しとなる符号は省略することがある。 The above-described operation and gain of the present invention will be clarified from embodiments for carrying out the invention described below. Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the drawings shown below, the size and ratio of members may be changed or exaggerated for easy understanding. Moreover, the code | symbol which becomes repeated may be abbreviate | omitted for legibility.
図1は、1つの実施形態を説明する図であり、リアプロジェクション表示装置1(以下、「表示装置1」と記載することがある。)の内部構造の一部を概念的に表した図ある。 FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment, and is a diagram conceptually showing a part of the internal structure of a rear projection display device 1 (hereinafter sometimes referred to as “display device 1”). .
表示装置1は、透過型スクリーン10を有しており、映像光源3から出射された映像光Iが透過型スクリーン10を通じて観察者側に提供される。例えば表示装置1は、自動車のダッシュボード部に内蔵され、透過型スクリーン10の観察者側面が車内に露出して配置され、観察者に映像を提供する。
図1からわかるように、表示装置1は、筐体2、映像光源3、及び透過型スクリーン10を備えている。その他、図示は省略するが、表示装置1には表示装置として機能するための各種構成部材が備えられている。
The display device 1 includes a
As can be seen from FIG. 1, the display device 1 includes a housing 2, an image light source 3, and a
筐体2は表示装置1の外殻を形成し、表示装置1を構成する部材の大部分をその内側に収める部材である。また筐体2は透過型スクリーン10を支持可能な開口を有しており、該開口に透過型スクリーン10が嵌め込まれて取り付けられている。
The housing 2 is a member that forms an outer shell of the display device 1 and that accommodates most of the members constituting the display device 1 therein. The housing 2 has an opening capable of supporting the
映像光源3は、筐体2内に配置されており、照射領域が次第に広がっていく発散光として透過型スクリーン10の入光面のほぼ全域に映像光を照射する。ここで、透過型スクリーン10の入光面とは、透過型スクリーン10の面のうち、映像光源3が配置された側の面を意味する。一方、透過型スクリーン10の出光面とは、観察者側に向けられた面を意味する。このような映像光源3としては従来公知な光源、例えばDMDを用いた単管方式の光源を用いることができる。
The image light source 3 is disposed in the housing 2 and irradiates the image light on almost the entire light incident surface of the
次に透過型スクリーン10について説明する。図2は透過型スクリーン10の斜視図、図3は図2にIII−IIIで示した線に沿った鉛直方向における透過型スクリーン10の厚さ方向断面で、透過型スクリーン10の層構成を模式的に表した図である。図1乃至図3からわかるように、透過型スクリーン10は全体として板状であるが、その中央が観察者側に突出するような凸状の曲面に形成されている。これにより外観に優れた透過型スクリーン、及び該透過型スクリーンを備えた表示装置を提供することができる。
Next, the
図1乃至図3には、中央部が観察者側に凸となる曲面を有する透過型スクリーン10を例示している。ただし、凸となる位置や数は特に限定されない。また、凸となる向きも限定されることなく映像光源側(背面側)に凸(すなわち観察者側からみると凹)であってもよい。さらに、1つの透過型スクリーンで部位により凹凸の向きが変わるように構成されていてもよい。
FIGS. 1 to 3 illustrate a
透過型スクリーン10は入光面側(映像光源側)から入射した映像光を出光面側(観察者側)に透過させるスクリーンである。透過型スクリーン10は、図3からわかるように積層体11およびフレネルレンズ層21を備えており、積層体11およびフレネルレンズ層21は一方の面側に凸となるように湾曲した部分を有している。また、図3からわかるように、積層体11は複数の層が厚さ方向に積層された構造を有しており、出光面側(観察者側)から、支持体12、接着層13、光拡散層15、接着層16、光学機能層17および基材層20を備えている。以下、透過型スクリーン10を構成するこれらの要素について詳しく説明する。
The
支持体12は透光性を有する板状の部材である。支持体12は、積層体11に所定のコシを付与するシート状の部材であり、透光性を有するとともに、当該コシを付与することができる材料により形成されている。このような材料としては特に限定されることはないが、ガラスや、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体(MBS)、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂等を用いることができる。
The
接着層13は、支持体12と光拡散層15とを接着させるための接着剤を含む層である。接着層13に用いられる接着剤は光を透過させるとともに、支持体12と光拡散層15とを接着させることができればその材質は特に限定されるものではない。接着層13には、例えば、紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
The
光拡散層15は透過した光を拡散させる機能を有する層である。具体的には、光拡散層15は、透明樹脂からなるベース部と該ベース部に分散された拡散成分とを有している。そして光拡散層15は、ベース部と拡散成分との間の屈折率差に起因して、又は拡散成分自体が有する反射性に起因して光を拡散させることができる。光拡散層15のこの機能により映像光が拡散され所定の視野角を得ることができる。
The
光拡散層15のベース部を形成する透明樹脂としては例えば、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体(MBS)、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることができる。
一方、拡散成分としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーが好適であり、特に透明度が高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ、塩化ビニルビーズ等を挙げることができる。この中でもアクリルビーズが好ましい。また、拡散成分を気泡で構成することもできる。
As the transparent resin forming the base portion of the
On the other hand, as the diffusing component, organic fillers such as plastic beads are preferable, and those having high transparency are particularly preferable. Examples of the plastic beads include melamine beads, acrylic beads, acrylic-styrene beads, polycarbonate beads, polyethylene beads, polystyrene beads, and vinyl chloride beads. Among these, acrylic beads are preferable. In addition, the diffusion component can be composed of bubbles.
光拡散層15の厚さは0.1mm以上2.0mm以下であることが好ましく、0.2mm以上1.5mm以下であることがより好ましい。光拡散層15の厚さが0.1mmより薄くなると光の拡散効果を十分に得られない虞がある。一方、光拡散層15の厚さが2.0mmを超えると映像がぼやけてしまう可能性がある。
The thickness of the
接着層16は、光学機能層17と光拡散層15とを接着させるための接着剤を含む層である。接着層16に用いられる接着剤は光を透過させるとともに、光学機能層17を他に接着させることができればその材質は特に限定されるものではない。接着層16には、例えば、紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
The
光学機能層17は、映像光を透過するとともに不要な光の少なくとも一部を吸収する機能を有している。光学機能層17は、基材層20の観察者側に積層されており、基材層20の一方の面に沿って光を透過可能に並列された複数の光透過部18と、隣接する2つの光透過部18の間に並列された光吸収部19と、を備えている。そして、本形態では光透過部18及び光吸収部19は、図3に示した断面を有して1つの方向(本形態では水平方向)に延び、当該延びる方向とは異なる方向(本形態では鉛直方向)に複数の光透過部18及び光吸収部19が交互に並列されている。
The
光透過部18は、映像光を透過する機能を有する部位で、図3に表れる断面において、略台形の断面を有する要素である。当該略台形断面における上底が観察者側、該上底より長い下底がフレネルレンズ層21側にそれぞれ配置されている。本形態では隣り合う光透過部18の下底側(フレネルレンズ層21側)が連結されている。
The
光透過部18は、光透過性を有する材料により形成されている。このような材料は特に限定されることはないが、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の1つ以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)を用いることができる。ここで光透過部18の屈折率は特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点等から1.49〜1.56であることが好ましい。
The
光吸収部19は、隣り合う光透過部18間に形成される光を吸収する機能を有する部位であり、本形態では略台形を有する。従って光吸収部19には光を吸収する材料が含有されており、この略台形断面における上底がフレネルレンズ層21側、該上底より長い下底がその反対側である観察者側に向けられている。
ここで、光吸収部19の略台形断面における斜辺(脚部)は、光学機能層17の厚さ方向に対して0度以上10度以下の角度をなしていることが好ましい。本形態では、光吸収部19は断面が略台形である例を示したが、これに限らず正方形、長方形、平行四辺形であってもよい。また、上記斜辺の傾きは必ずしも一定である必要はなく、光学機能層17の厚さ方向位置によって変化した折れ線状であってもよいし、曲線状であってもよい。さらに、光吸収部19の上底の長さを小さくして断面を略三角形とすることもできる。
The
Here, it is preferable that the hypotenuse (leg part) in the substantially trapezoidal cross section of the
このような光吸収部19は例えば透明樹脂中に光吸収性を有する材料を含有することにより形成することができる。
透明樹脂としては例えば電離放射線硬化型樹脂等を用いることができ、特に限定されることはないが、例えば電子線、紫外線等の電離放射線により硬化する特徴を有するウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系等のアクリレート系樹脂を用いることができる。
一方、光吸収性を有する材料としては、可視光である迷光や外光等の不要光を吸収する機能を有すればよく、例えばカーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等、顔料、染料を挙げることができる。
Such a
As the transparent resin, for example, an ionizing radiation curable resin can be used, and is not particularly limited. However, for example, urethane acrylate type, epoxy acrylate type, etc. having characteristics of being cured by ionizing radiation such as electron beam and ultraviolet ray. An acrylate resin can be used.
On the other hand, the light-absorbing material only needs to have a function of absorbing unnecessary light such as stray light and external light that is visible light, such as carbon black, graphite, metal salts such as black iron oxide, pigments, Mention may be made of dyes.
また、赤外線により透過型スクリーン10への接触を検知する機能を有する場合には、透過型スクリーン10内を赤外光が効率よく透過することが好ましい。従って、このときには光吸収性を有する材料として可視光を吸収する一方で赤外光を透過するものであることが好ましい。
赤外光を透過し得る光吸収剤として、顔料又は染料を混ぜたインキからなるものを用いることができる。顔料としては、ペリレンブラック顔料、アニリンブラック顔料、フォーマット墨(イエロー、マゼンダ、シアン顔料の混合顔料)、フタロシアニンブルー、ブリリアントカーミン等が挙げられる。さらに、光吸収剤が顔料又は染料で着色された樹脂粒子である場合、樹脂粒子の具体例として、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ等のプラスチックビーズが挙げられるが、これらの中でもアクリルビーズが好適に用いられる。
Moreover, when it has a function which detects the contact to the
As a light absorber capable of transmitting infrared light, a light absorber made of ink mixed with a pigment or dye can be used. Examples of the pigment include perylene black pigment, aniline black pigment, format black (mixed pigment of yellow, magenta and cyan pigment), phthalocyanine blue, brilliant carmine and the like. Furthermore, when the light absorber is resin particles colored with pigments or dyes, specific examples of the resin particles include plastic beads such as melamine beads, acrylic beads, acrylic-styrene beads, polycarbonate beads, polyethylene beads, polystyrene beads, and the like. Among them, acrylic beads are preferably used among these.
基材層20は、光学機能層17を形成するための基材となる層である。基材層20を構成する材料の主成分は透光性を有していれば特に限定されることはない。「主成分」とは、層を構成する材料全体に対して50質量%以上含有されている成分のことを意味する(以下同じ。)。基材層20を構成する材料の主成分としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、テレフタル酸−イソフタル酸−エチレングリコール共重合体、テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体などのポリエステル系樹脂、ナイロン6等のポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、イミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。これらの中でも入手の容易性、コスト、電離放射線硬化性樹脂との密着性等の観点からは、ポリカーボネート樹脂が好ましい。基材層20を構成する樹脂中には、主成分以外に他の樹脂や各種添加剤を適宜添加してもよい。一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。また、これらの樹脂中には、必要に応じて適宜、紫外線吸収剤、充填剤、可塑剤、帯電防止剤等の公知の添加剤を加えても良い。
The
光学機能層17および基材層20を備えたシートは例えば次のように製造される。まず、基材層20となる基材の上に光透過部18を形成する。光透過部18を形成するには、光透過部18の形に対応した表面形状を有する金型ロールを準備する。次に、当該金型ロールとニップロールとの間に基材を送り込む。基材の送り込みに合わせて、金型ロールと基材との間に光透過部18を構成する組成物の液滴を供給し続ける。基材上に当該組成物を供給するとき、金型ロールと基材との間に、組成物が溜まったバンクが形成されるようにする。このバンクにおいて、組成物が基材の幅方向に広がる。
The sheet provided with the
上記のようにして金型ロールと基材との間に供給された組成物は、金型ロールおよびニップロール間の押圧力により、基材と金型ロールとの間に充填される。その後、光照射装置によって組成物に紫外線等を照射し、組成物を硬化させることによって光透過部18を形成することができる。このようにして光透過部18を形成した後、基材上に光透過部18が形成されたシートを金型ロールから引き剥がし、所定の大きさに切断することによって、基材層20及び該基材層20上に光透過部18が形成された中間部材を得る。
The composition supplied between the mold roll and the base material as described above is filled between the base material and the mold roll by the pressing force between the mold roll and the nip roll. Thereafter, the light transmissive
上記のようにして得られた中間部材に対して硬化する前の光吸収部19を構成する組成物を過剰に供給し、ブレードで押圧して掻き取るように移動させる。これにより余分な組成物を除去するとともに、隣り合う光透過部18間に組成物が充填される。その後、当該組成物を適切な方法で硬化させる。これにより、光透過部18間に光吸収部19を形成することができる。
以上により基材層20上に光学機能層17が積層されたシートを得ることができる。
The intermediate member obtained as described above is excessively supplied with the composition constituting the
Thus, a sheet in which the optical
次に、フレネルレンズ層21について説明する。フレネルレンズ層21は、積層体11の入光面側に配置されており、積層体11と同じ方向に凸となるように湾曲していることが好ましい。また、フレネルレンズ層21は基部22、および基部22の観察者側の表面に形成されたフレネルレンズ部23を備えている。
Next, the
基部22はフレネルレンズ部23を形成するためのベースとなる部分である。従って、基部22は透光性を有し、フレネルレンズ部23を形成及び保持することができる程度に強度を有するように構成されている。基部22を構成する材料の具体例としては、ポリカーボネートやシクロオレフィン、TAC(トリアセチルセルロース(Triacetylcellulose))などのフィルムを挙げることができる。これらの中で、入手の容易性、コスト等の観点から、ポリカーボネートが好ましい。ここでいうポリカーボネートは、ポリカーボネートを主ポリマーとするもので、たとえば劣化防止剤、可塑剤、軟化剤等の充填剤を含む、あるいはメタアクリル樹脂等との複合体であっても良い。
The
基部22の厚さ(フレネルレンズ層21のフレネルレンズ部23を除いた部分の厚さ。すなわちフレネルレンズ層21の最も薄い部分の厚さ。)は、1mm以上2mm以下であることが好ましい。基部22の厚さを1mm以上とすることによって、フレネルレンズ層21に十分な剛性を付与しやすくなる。一方、基部22の厚さを2mm以下とすることによって、透過型スクリーン10の厚さが厚くなり過ぎる、映像光の透過率が低下する、ゴースト(二重像)が発生する等の不具合を防止しやすくなる。
The thickness of the base portion 22 (the thickness of the portion excluding the
フレネルレンズ部23は、映像光源3から発散光束として透過型スクリーン10に投射される映像光の進行方向を偏向させる機能を有している。具体的には、フレネルレンズ部23は、発散光束として入射した映像光を、映像光入射側から映像光出射側へ向けて進む平行光束、例えば正面方向へ進む平行光束に変換する。このようにフレネルレンズ部23を用いて映像光を一旦平行光束にしておくことにより、観察者に観察される映像、とりわけ、観察者によって斜め方向から観察される映像の明るさの内面ばらつきを効果的に緩和させることができる。
The
図4に、光学機能層17およびフレネルレンズ層21に注目した透過型スクリーン10の一部の正面図(観察者側から見た図)を示した。図3および図4からわかるように、本実施形態のフレネルレンズ部23はいわゆるリニアフレネルレンズであり、1つの方向に延びるとともに該延びる方向とは異なる方向に並列された単位レンズ24を複数備えている。また、透過型スクリーン10の正面視において、光透過部18及び光吸収部19が延びる方向と単位レンズ24が延びる方向とが交差している。各単位レンズ24の断面形状はその目的に応じて適宜公知のものを用いることができる。
FIG. 4 shows a partial front view (viewed from the observer side) of the
上記のように、光透過部18及び光吸収部19が延びる方向と単位レンズ24が延びる方向とを交差させることによって、モアレの発生を抑制できる。透過型スクリーンを湾曲させる場合、以下に説明するようにしてフレネルレンズを構成する単位レンズのピッチが広がり、これが原因となってモアレを生じやすくなることがあった。
As described above, the occurrence of moire can be suppressed by intersecting the direction in which the
フレネルレンズの中央部C(図3参照)がスクリーンの面内にある場合、図5に示したように2本のバイトを使用してフレネルレンズを成型するための型を作製する。なお、フレネルレンズの中央部とは、フレネルレンズにおいて単位レンズの傾斜面の傾斜方向が切り替わる部分を意味する。例えば、図3に示した例では、中央部Cより上側の単位レンズは背面側上方から観察者側下方に傾斜しており、中央部Cより下側の単位レンズは観察者側上方から背面側下方に傾斜している。 When the central portion C (see FIG. 3) of the Fresnel lens is in the plane of the screen, a mold for molding the Fresnel lens is produced using two cutting tools as shown in FIG. The central portion of the Fresnel lens means a portion where the inclination direction of the inclined surface of the unit lens is switched in the Fresnel lens. For example, in the example shown in FIG. 3, the unit lens above the center portion C is inclined downward from the back side to the viewer side, and the unit lens below the center portion C is from the viewer side above to the back side. Inclined downward.
図5(A)はフレネルレンズを成型することができるロール金型の斜視図であり、図5(B)は図5(A)に示した破線部の断面図である。図5(B)に示したように、スクリーンの面内にフレネルレンズの中心がくるようにフレネルレンズを成型する場合、向きが異なる2本のバイト201、202を使用して金型200の左右両端からフレネルレンズを構成する単位レンズに対応した溝203を切削する。このように金型200の左右から2本のバイト201、202で溝203を切削することによって、金型200の中心の溝203aの中心部において、切り残しが発生してしまうこともあった。このようにして金型200に切り残しが発生していた場合は、その切り残しに対応した溝がフレネルレンズに形成されるため、該フレネルレンズを曲げた際に単位レンズのピッチがずれ易くなる。上記のようにして生じる単位レンズのピッチのズレがモアレを発生する原因になる場合があった。このような場合であっても、上記のように光透過部18及び光吸収部19が延びる方向と単位レンズ24が延びる方向とを交差させることによって、モアレの発生を抑制できる。ただし、フレネルレンズに形成される上記溝の幅が10μmを超える場合は、当該フレネルレンズは透過型スクリーンに不適である。
FIG. 5A is a perspective view of a roll mold capable of molding a Fresnel lens, and FIG. 5B is a cross-sectional view of a broken line portion shown in FIG. As shown in FIG. 5B, when the Fresnel lens is molded so that the center of the Fresnel lens is in the plane of the screen, the left and right sides of the
上記のようにモアレの発生を抑制するという観点から、透過型スクリーン10の正面視において、光透過部18及び光吸収部19が延びる方向と単位レンズ24が延びる方向(単位レンズ24の稜線24aが延びる方向)とが交差する角度θ(図4参照)は、3°以上であることが好ましい。また、フレネルレンズ層21より観察者側に配置される光学機能層17において所望の光学的機能を発揮させやすくする観点からは、透過型スクリーン10の正面視において、光透過部18及び光吸収部19が延びる方向と単位レンズ24が延びる方向(単位レンズ24の稜線24aが延びる方向)とが交差する角度θ(図4参照)は、10°以下であることが好ましい。角度θ(図4参照)は、10°を超えると、透過型スクリーン10の左右または上下方向において視野角の差が大きくなり過ぎる虞がある。以下なお、角度θは、7°以上8°以下であることがより好ましい。
From the viewpoint of suppressing the occurrence of moire as described above, in the front view of the
フレネルレンズ部23を構成する樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等の透明樹脂を挙げることができる。
また、透過型スクリーン10のサイズが大きい場合には成形性の観点からエポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂(電離放射線硬化型樹脂等)を用いることができる。
As resin which comprises the
When the size of the
以上説明した透過型スクリーン10は例えば次のように作製することができる。
The
まず、光学機能層17は上述したようにして作製できる。また、光拡散層15は押出成形で作製することができる。このようにして作製した光学機能層17および光拡散層15を、接着層16を介して接着させる。次に、光拡散層15の光学機能層17が備えられる側とは反対側の面に接着層13を形成し、接着層13、光拡散層15、接着層16、光学機能層17および基材層20を備えた積層シートを得られる。そして、予め用意しておいた湾曲した支持体12に上記積層シートの接着層13が接するようにして高温真空ラミネート装置で両者を貼り合わせ、適切な方法で接着層13を硬化させることによって、支持体12、接着層13、光拡散層15、接着層16、光学機能層17および基材層20を備えた、湾曲した積層体11を得られる。
First, the optical
なお、湾曲した積層体11は以下のようにして作製することもできる。湾曲していない支持体12に接着層13を介して、光拡散層15、接着層16、光学機能層17および基材層20を備えた積層シートを接着させ、湾曲していない積層体11を得る。次に、この湾曲する前の積層体11を、積層体11を構成する樹脂のガラス転移温度以上に加熱することで軟化させる。この温度は用いられた樹脂により決められるが60℃乃至250℃が好ましく、より好ましくは70℃乃至200℃である。そして、この軟化した積層体11を、所定の曲面形状を有した不図示の金型に、例えば押圧部材や気体圧力を用いて押し付ける、または加熱して、軟化させた積層体11を型へセットし、真空圧や圧縮空気を用いて曲面形状に成型する。この状態で冷却することにより、湾曲した積層体11を得ることができる。
In addition, the curved
一方、フレネルレンズ層21は、公知の方法により作製することができる。すなわち、上記した基部22となるシート状部材と、フレネルレンズ部23を成形できる凹凸形状を有する金型との間に、フレネルレンズ部23となるべき硬化前の材料を充填する。そして当該硬化前の材料を適切な硬化手段を用いて硬化させる。これにより、湾曲する前の状態のフレネルレンズ層を得ることができる。次に、上記湾曲する前のフレネルレンズ層を加熱して、軟化させ、例えばフレネルレンズ部23側が凸となるように曲面を成形する。具体的には、湾曲する前のフレネルレンズ層を構成する樹脂のガラス転移温度以上に加熱することで軟化させる。この温度は用いられた樹脂により決められるが60℃乃至250℃が好ましく、より好ましくは70℃乃至200℃である。そして、この軟化したフレネルレンズ層を、所定の曲面形状を有した不図示の金型に、例えば押圧部材や気体圧力を用いて押し付ける。この状態でフレネルレンズ層を冷却することにより湾曲したフレネルレンズ層21を得ることができる。
On the other hand, the
以上のようにして形成した湾曲した積層体11と湾曲したフレネルレンズ層21との外縁を互いに枠体等で固定する等して位置決めを行い、透過型スクリーン10を得ることができる。
The
以上説明した透過型スクリーン10を備える表示装置1によれば、例えば次のように観察者に映像光を提供することができる。光路例を示しつつ説明する。ただし、ここで示す光路例は概念的なものであり、反射角や屈折角等を厳密に表したものではない。
According to the display device 1 including the
図1に示したように、映像光源3から出射した映像光L1は、透過型スクリーン10の入光面側に達する。
このようにして透過型スクリーン10の入光面側に達した映像光は、図3に映像光L31、L32で示したように、フレネルレンズ層21のフレネルレンズ部23の作用により観察者側(正面方向)に平行となるように偏向される。
As shown in FIG. 1, the image light L <b> 1 emitted from the image light source 3 reaches the light incident surface side of the
The image light that has reached the light incident surface side of the
フレネルレンズ層21内で偏向された映像光は、基材層20、光透過部18、接着層16、光拡散層15、接着層13および支持体12を透過し、観察者側に出射される。
The image light deflected in the
一方、観察者側から透過型スクリーン10に斜め上方から入射する外光(太陽光や室内灯等による光)の少なくとも一部は、光吸収部19によって吸収され、観察者側に反射されない。したがって、透過型スクリーン10に表示される映像のコントラストを向上させることができる。
On the other hand, at least a part of external light (light from sunlight, room light, etc.) incident on the
これまでの説明では、フレネルレンズ部23が基部22より観察者側に形成されているフレネルレンズ層21を備えた形態を例示して説明したが、フレネルレンズ部は基部より映像光源側に形成されてもよい。図6に、他の形態例にかかる透過型スクリーン10’の層構成を説明する鉛直方向の断面図を示した。図6は、図3と同じ視点による。透過型スクリーン10’は、フレネルレンズ層21に代えてフレネルレンズ層21’を備えるとともに、接着層25を備える以外は透過型スクリーン10と同じなので、フレネルレンズ層21’および接着層25以外については詳細な説明を省略する。
In the description so far, the embodiment in which the
フレネルレンズ層21’は、積層体11の入光面側に配置されており、積層体11と同じ方向に凸となるように湾曲していることが好ましい。また、フレネルレンズ層21’は基部22’、および基部22’の映像光源側の表面に形成されたフレネルレンズ部23’を備えている。
The
基部22’はフレネルレンズ部23’を形成するためのベースとなる部分である。従って、基部22’は透光性を有し、フレネルレンズ部23’を形成及び保持することができる程度に強度を有するように構成されている。基部22’を構成する材料および厚さは、基部22と同様である。また、フレネルレンズ部23’を構成する樹脂は、フレネルレンズ部23と同様である。
The base portion 22 'is a portion serving as a base for forming the Fresnel lens portion 23'. Accordingly, the base portion 22 'has a light-transmitting property and is configured to have a strength sufficient to form and hold the Fresnel lens portion 23'. The material and thickness constituting the
フレネルレンズ部23’は、映像光源3から発散光束として透過型スクリーン10’に投射される映像光の進行方向を偏向させる機能を有している。具体的には、フレネルレンズ部23’は、発散光束として入射した映像光を、映像光入射側から映像光出射側へ向けて進む平行光束、例えば正面方向へ進む平行光束に変換する。このようにフレネルレンズ部23’を用いて映像光を一旦平行光束にしておくことにより、観察者に観察される映像、とりわけ、観察者によって斜め方向から観察される映像の明るさの内面ばらつきを効果的に緩和させることができる。
The
フレネルレンズ部23’はフレネルレンズ部23と同様にいわゆるリニアフレネルレンズであり、1つの方向に延びるとともに該延びる方向とは異なる方向に並列された単位レンズ24’を複数備えている。また、透過型スクリーン10’の正面視において、光透過部18及び光吸収部19が延びる方向と単位レンズ24’が延びる方向とが交差している。各単位レンズ24’の断面形状はその目的に応じて適宜公知のものを用いることができる。
The
上記のように、光透過部18及び光吸収部19が延びる方向と単位レンズ24’が延びる方向とを交差させることによって、上述した透過型スクリーン10と同様にモアレの発生を抑制できる。また、モアレの発生を抑制するという観点から、透過型スクリーン10’の正面視において、光透過部18及び光吸収部19が延びる方向と単位レンズ24’が延びる方向(単位レンズ24’の稜線が延びる方向)とが交差する角度は、上述した角度θ(図4参照)と同様に、3°以上10°以下であることが好ましく、7°以上8°以下であることがより好ましい。
As described above, by causing the direction in which the
映像光源3から出射した映像光は、透過型スクリーン10’の入光面側に達し、図6に映像光L61、L62で示したように、フレネルレンズ層21’のフレネルレンズ部23’の作用により観察者側(正面方向)に平行となるように偏向される。フレネルレンズ層21’内で偏向された映像光は、基材層20、光透過部18、接着層16、光拡散層15、接着層13および支持体12を透過し、観察者側に出射される。
一方、観察者側から透過型スクリーン10’に斜め上方から入射する外光(太陽光や室内灯等による光)の少なくとも一部は、光吸収部19によって吸収され、観察者側に反射されない。したがって、透過型スクリーン10’に表示される映像のコントラストを向上させることができる。
The image light emitted from the image light source 3 reaches the light incident surface side of the
On the other hand, at least a part of the external light (light from sunlight, room light, etc.) incident obliquely from above on the
接着層25は、フレネルレンズ層21’と基材層20とを接着させるための接着剤を含む層である。接着層25に用いられる接着剤は光を透過させるとともに、フレネルレンズ層21’と基材層20とを接着させることができればその材質は特に限定されるものではない。接着層25には、例えば、紫外線硬化樹脂などを用いることができる。
The
これまでの説明では、光学機能層の光透過部および光吸収部が水平に延び、フレネルレンズ層の単位レンズが水平に対して傾斜した方向に延びる形態を例示して説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。正面視において、光透過部及び光吸収部が延びる方向と単位レンズが延びる方向とが交差していればよい。すなわち、光学機能層の光透過部および光吸収部が水平に対して傾斜した方向に延びるとともに、フレネルレンズ層の単位レンズが水平に延びている形態であってもよく、光透過部および光吸収部が水平に対して傾斜した方向に延びるとともに、フレネルレンズ層の単位レンズも水平に対して傾斜した方向に延びている形態であってもよい。 In the description so far, the light transmitting portion and the light absorbing portion of the optical functional layer extend horizontally, and the unit lens of the Fresnel lens layer has been described as an example extending in a direction inclined with respect to the horizontal. It is not limited to such a form. In the front view, the direction in which the light transmission part and the light absorption part extend and the direction in which the unit lens extends may cross each other. That is, the light transmitting portion and the light absorbing portion of the optical functional layer may extend in a direction inclined with respect to the horizontal, and the unit lens of the Fresnel lens layer may extend horizontally. The unit may extend in a direction inclined with respect to the horizontal, and the unit lens of the Fresnel lens layer may extend in a direction inclined with respect to the horizontal.
また、これまでの説明では、光拡散層等が備えられる形態を例示して説明したが、透過型スクリーンには他の機能を有する公知の層が備えられていてもよい。他の層としては、例えば、支持体の表面(観察者側の面)に備えられるハードコート層や、光学機能層と支持体との間に備えられる減光層等を挙げることができる。 In the description so far, the mode in which the light diffusion layer and the like are provided has been described as an example. However, the transmission screen may be provided with a known layer having another function. Examples of the other layer include a hard coat layer provided on the surface of the support (observer side surface), a light reducing layer provided between the optical functional layer and the support, and the like.
以下に説明する工程を経て、光学機能層およびフレネルレンズ層を備えた透過型スクリーンを作製し、モアレの有無を評価した。 Through the steps described below, a transmissive screen provided with an optical functional layer and a Fresnel lens layer was produced, and the presence or absence of moire was evaluated.
まず、ポリカーボネートからなる基材層上に上述したようにして光学機能層を形成した。光透過部の屈折率は1.55であり、光吸収部の屈折率は1.49であった。光学機能層を構成する部位の寸法は表1に示した通りである。なお、表1に示した文字の意味は図7に示した通りである。図7は、光学機能層の鉛直方向における厚さ方向断面の一部を示した図である。すなわち、Pは光透過部の並列ピッチ、Dは光吸収部の深さ(光学機能層の厚さ方向における大きさ)、W1は光吸収部の観察者側の幅(鉛直方向長さ)、W2は光吸収部の映像光源側の幅(鉛直方向長さ)である。 First, an optical functional layer was formed on a base material layer made of polycarbonate as described above. The refractive index of the light transmission part was 1.55, and the refractive index of the light absorption part was 1.49. The dimensions of the parts constituting the optical functional layer are as shown in Table 1. The meaning of the characters shown in Table 1 is as shown in FIG. FIG. 7 is a view showing a part of a cross section in the thickness direction in the vertical direction of the optical functional layer. That is, P is the parallel pitch of the light transmitting portions, D is the depth of the light absorbing portion (size in the thickness direction of the optical function layer), W1 is the width of the light absorbing portion on the viewer side (vertical length), W2 is the width (vertical length) on the image light source side of the light absorber.
次に、湾曲していない支持体(ポリカーボネート板)を用意し、これに上記のようにして作製した光学機能層を含むシートを、接着層を介して貼合して積層体を作製した。この積層体を加熱して軟化させ、さらに真空成型にて湾曲させることによって、湾曲した積層体を得た。なお、この湾曲した積層体の曲率は鉛直方向にR1000となる曲率である。 Next, a non-curved support (polycarbonate plate) was prepared, and a sheet including the optical functional layer produced as described above was bonded to the laminate via an adhesive layer to produce a laminate. The laminated body was heated and softened, and further curved by vacuum forming to obtain a curved laminated body. In addition, the curvature of this curved laminated body is a curvature which becomes R1000 in the vertical direction.
次に、単位レンズのピッチが112μmであるリニアフレネルレンズを備えたフレネルレンズ層を作製し、リニアフレネルレンズが形成された面側に凸となるように、湾曲した積層体と同様に湾曲させた。なお、ここで用いたフレネルレンズ層に備えられるフレネルレンズの中央部には、単位レンズが延びる方向と平行に表1に示したような幅の溝が形成されていた。当該溝幅が大きいほど、単位レンズのピッチずれが大きいと考えられる。表1に示した「フレネルレンズ中央部の溝」は、フレネルレンズ層を上記のようにして湾曲させた後の幅である。 Next, a Fresnel lens layer including a linear Fresnel lens with a unit lens pitch of 112 μm was produced, and curved in the same manner as the curved laminate so as to be convex on the surface side where the linear Fresnel lens was formed. . A groove having a width as shown in Table 1 was formed in the center of the Fresnel lens provided in the Fresnel lens layer used here in parallel with the direction in which the unit lens extends. It is considered that the larger the groove width, the larger the pitch deviation of the unit lens. The “groove at the center of the Fresnel lens” shown in Table 1 is the width after the Fresnel lens layer is curved as described above.
さらに、正面視において、光学機能層に備えられる光透過部及び光吸収部が延びる方向(水平方向)とフレネルレンズ層に備えられる単位レンズが延びる方向との交差θ(表1のバイアス角θ)が表1に示した値となるように、上記のように作製した積層体とフレネルレンズ層とを積層し、透過型スクリーンを作製した。 Further, when viewed from the front, the intersection θ (the bias angle θ in Table 1) between the direction (horizontal direction) in which the light transmitting portion and the light absorbing portion provided in the optical functional layer extend and the direction in which the unit lens provided in the Fresnel lens layer extends. The laminated body produced as described above and the Fresnel lens layer were laminated so that the value shown in Table 1 was obtained, and a transmission type screen was produced.
以上のようにして表1に示した条件で透過型スクリーンを作製し、モアレの有無を評価した。表1にその結果を示した。表1において、「○」はモアレの発生しなかったこと、「×」はモアレが強く発生しており透過型スクリーンとして使用不可能なレベルであったことを意味する。 As described above, a transmission screen was produced under the conditions shown in Table 1, and the presence or absence of moire was evaluated. Table 1 shows the results. In Table 1, “◯” means that moire did not occur, and “x” means that moire was generated so strongly that it could not be used as a transmission screen.
表1に示したように、バイアス角を3°以上とすることによってモアレの発生を抑制できた。ただし、バイアス角を13°とした場合は、左右の視野角に明らかな差が生じていた。 As shown in Table 1, the occurrence of moire could be suppressed by setting the bias angle to 3 ° or more. However, when the bias angle was 13 °, there was a clear difference between the left and right viewing angles.
1 リアプロジェクション表示装置(表示装置)
2 筐体
3 映像光源
10 透過型スクリーン
11 積層体
12 支持体
13 接着層
15 光拡散層
16 接着層
17 光学機能層
18 光透過部
19 光吸収部
20 基材層
21 フレネルレンズ層
22 基部
23 フレネルレンズ部
24 単位レンズ
1 Rear projection display device (display device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Case 3 Image |
Claims (3)
1つの方向に延びるとともに該延びる方向とは異なる方向に並列された、光を透過する複数の光透過部と、隣り合う前記光透過部間に形成された、光を吸収する光吸収部と、を備えた光学機能層、及び、
1つの方向に延びるとともに該延びる方向とは異なる方向に並列された単位レンズを備えるフレネルレンズ層、を備え、
正面視において、前記光透過部及び前記光吸収部が延びる方向と前記単位レンズが延びる方向とが交差している、透過型スクリーン。 A transmissive screen having a portion curved so as to be convex on one surface side, displaying image by transmitting image light projected from one surface side to the other surface side,
A plurality of light transmitting portions that transmit light, which extend in one direction and are arranged in a direction different from the extending direction, and a light absorbing portion that absorbs light, formed between the adjacent light transmitting portions, An optical functional layer comprising:
A Fresnel lens layer that includes unit lenses that extend in one direction and are aligned in a direction different from the extending direction;
The transmission type screen in which the direction in which the light transmission part and the light absorption part extend intersects with the direction in which the unit lens extends in front view.
前記映像光源からの前記映像光を透過して観察者側に出射する請求項1又は2に記載の透過型スクリーンと、を備えた表示装置。 An image light source that emits image light;
3. A display device comprising: the transmission screen according to claim 1, wherein the image light from the image light source is transmitted and emitted to an observer side.
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