JP2019148706A - Screen and display device - Google Patents
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Abstract
【課題】スペックルを十分に低減することができるとともに、高コントラストな画像を表示する。【解決手段】スクリーン40は、複数の粒子60または液体69xを含む制御層55xと、制御層55xに電圧を印加するために用いられる電極41,42と、制御層55xに積層された第1偏光板43と、を有するシート部材40xを備える。制御層55xに印加される電圧に応じて、制御層55xの内部で複数の粒子60の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、電圧に応じて制御層55xの内部で液体69xが移動する。【選択図】図1An image display device capable of sufficiently reducing speckle and displaying a high-contrast image. A screen includes a control layer containing a plurality of particles or a liquid, electrodes for applying a voltage to the control layer, and a first polarization layer stacked on the control layer. And a sheet member 40x having a plate 43. At least one of the movement and rotation of the plurality of particles 60 occurs inside the control layer 55x according to the voltage applied to the control layer 55x, or the liquid 69x moves inside the control layer 55x according to the voltage. [Selection diagram] FIG.
Description
本開示は、画像を表示するスクリーンおよび表示装置に関する。 The present disclosure relates to a screen for displaying an image and a display device.
例えば、特許文献1に開示されているように、コヒーレント光源を用いたプロジェクタが広く利用に供されている。コヒーレント光として、典型的には、レーザー光源から発振されるレーザー光が用いられる。プロジェクタからの画像光がコヒーレント光によって形成される場合、画像光が照射されるスクリーン上にスペックルが観察されるようになる。スペックルは、斑点模様として認識され、表示画質を劣化させる。
For example, as disclosed in
特許文献1は、電気泳動現象を利用したスペックル低減スクリーンを提案している。特許文献2のスクリーンでは、レーザー走査方式により照射される画像光の照射位置に対応して、反射率が変化する。画像光が照射されない部分の反射率を低く制御することにより、この反射率の低い領域において外光や照明光などの環境光の反射が抑制され、高コントラストな画像を表示できる。しかしながら、特許文献1に開示されたスクリーンでは、反射率が白色粒子と黒色粒子の表示割合により変化するのみで、スクリーンで発生するスペックルに対しては何ら効果がない。すなわち、スペックルを低減させることと、高コントラストな画像を表示することとを両立させることはできていない。
本開示は、以上の点を考慮してなされたものであって、従来とは異なる手法により、スペックルを十分に低減することができるとともに、高コントラストな画像を表示することができるスクリーンを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above points, and provides a screen capable of sufficiently reducing speckles and displaying a high-contrast image by a method different from the conventional one. The purpose is to do.
本開示のスクリーンは、
複数の粒子または液体を含む制御層と、前記制御層に電圧を印加するために用いられる電極と、前記制御層に積層された第1偏光板と、を有するシート部材を備え、
前記制御層に印加される前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記複数の粒子の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記液体が移動する。
The screen of the present disclosure is
A sheet member having a control layer containing a plurality of particles or liquid, an electrode used to apply a voltage to the control layer, and a first polarizing plate laminated on the control layer;
At least one of movement and rotation of the plurality of particles occurs in the control layer according to the voltage applied to the control layer, or the liquid moves inside the control layer according to the voltage. .
本開示のスクリーンにおいて、
前記シート部材は、前記制御層に積層された第2偏光板をさらに備え、
前記制御層は、前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置され、
前記第1偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸とは、非平行となっていてもよい。
In the screen of the present disclosure,
The sheet member further includes a second polarizing plate laminated on the control layer,
The control layer is disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate,
The transmission axis of the first polarizing plate and the transmission axis of the second polarizing plate may be non-parallel.
本開示のスクリーンにおいて、
前記シート部材は、前記制御層に積層された第2偏光板をさらに備え、
前記制御層は、前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置され、
前記第1偏光板と前記第2偏光板とは、クロスニコルの配置になっていてもよい。
In the screen of the present disclosure,
The sheet member further includes a second polarizing plate laminated on the control layer,
The control layer is disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate,
The first polarizing plate and the second polarizing plate may have a crossed Nicols arrangement.
本開示のスクリーンにおいて、
前記シート部材は、前記制御層に積層された反射板と、前記制御層に積層された1/4波長板と、をさらに備え、
前記制御層及び前記1/4波長板は、前記第1偏光板と前記反射板との間に配置されていてもよい。
In the screen of the present disclosure,
The sheet member further includes a reflector laminated on the control layer, and a quarter-wave plate laminated on the control layer,
The control layer and the quarter wavelength plate may be disposed between the first polarizing plate and the reflecting plate.
本開示のスクリーンにおいて、
前記制御層は、複数の前記粒子を含み、
複数の前記粒子は、各々が比誘電率の異なる第1部分および第2部分を含んでもよい。
In the screen of the present disclosure,
The control layer includes a plurality of the particles,
The plurality of particles may include a first portion and a second portion, each having a different relative dielectric constant.
本開示のスクリーンにおいて、
前記制御層は、複数の前記粒子を含み、
複数の前記粒子は、互いに極性が相違している2種類の前記粒子から構成されてもよい。
In the screen of the present disclosure,
The control layer includes a plurality of the particles,
The plurality of particles may be composed of two types of the particles having polarities different from each other.
本開示の表示装置は、
上述したスクリーンのいずれかと、
前記スクリーンに画像光を照射するプロジェクタと、を備える。
The display device of the present disclosure is
One of the screens mentioned above,
A projector that irradiates the screen with image light.
本開示の表示装置において、前記プロジェクタは、コヒーレント光を照射する光源を有してもよい。 In the display device according to the present disclosure, the projector may include a light source that emits coherent light.
本開示によれば、スペックルを十分に低減することができるとともに、高コントラストな画像を表示することができる。 According to the present disclosure, speckle can be sufficiently reduced and a high-contrast image can be displayed.
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.
以下に説明する一実施の形態において、表示装置10は、スクリーン40と、スクリーン40に画像光を照射するプロジェクタ20と、を有している。スクリーン40は、画像光を拡散させるシート部材40xを有しており、これにより、観察者1によって観察可能な画像をスクリーン40に表示することができる。本実施の形態による表示装置10又はスクリーン40は、以下に説明するように、スペックルを低減し且つ画像のコントラストを改善するための工夫が成されている。具体的な構成として、シート部材40xは、複数の粒子60または液体69xを含む制御層55xと、制御層55xに電圧を印加するために用いられる電極41,42と、制御層55xに積層された第1偏光板43と、を有している。複数の粒子60または液体69xは、画像光の進行方向を変化させることができる。また、制御層55xに印加される電圧に応じて、制御層55xの内部で複数の粒子60の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、電圧に応じて制御層55xの内部で液体69xが移動する。
In one embodiment described below, the
以下において、いくつかの具体例を参照しながら本実施の形態について説明する。まず、図1〜図5を参照して、表示装置10及びスクリーン40の一具体例について説明する。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to some specific examples. First, a specific example of the
図1は表示装置10の概略構成の一例を示す図である。図1の表示装置10は、プロジェクタ20及びプロジェクタ20からの画像光が照射されるスクリーン40に加え、電力源30と、制御装置35と、をさらに備えている。電力源30は、スクリーン40に対して交流電圧を印加する。制御装置35は、電力源30からの印加電圧を調整して、スクリーン40の状態を制御する。また、制御装置35は、プロジェクタ20の動作も制御する。一例として、制御装置35は、汎用コンピュータで構成可能である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
プロジェクタ20は、画像光を生成する画像光生成装置として機能する。プロジェクタ20は、生成した画像光を、スクリーン40へ照射する。図示された例において、プロジェクタ20は、コヒーレント光を発振するコヒーレント光源21と、コヒーレント光源21の光路を調整する走査装置(図示せず)と、を有する。コヒーレント光源21は、典型例として、レーザー光を発振するレーザー光源から構成されている。コヒーレント光源21は、互いに異なる波長域の光を生成する複数のコヒーレント光源を有していてもよい。発振される光は、同一の方向に偏光成分が揃えられた状態になっている。なお、光源はコヒーレント光を出射するものでなくてもよく、LED光等の非コヒーレント光を出射するものでもよい。
The
図示された例において、プロジェクタ20は、レーザー走査方式にて、スクリーン40上にコヒーレント光を照射する。図2に示すように、プロジェクタ20は、スクリーン40上の全域を走査するよう、コヒーレント光を照射する。走査は、高速で実施される。プロジェクタ20は、形成すべき画像に応じ、コヒーレント光源21からのコヒーレント光の射出を停止する。すなわち、スクリーン40上の画像が形成されるべき位置のみにコヒーレント光を照射する。この結果、スクリーン40上に画像が形成される。プロジェクタ20の動作は、制御装置35によって制御される。
In the illustrated example, the
次に、スクリーン40について説明する。図3はスクリーンの断面構造を示す断面図である。図示された例において、スクリーン40は、制御層55x及び電極41,42を含むシート部材40xによって構成されている。図示された例において、シート部材40xは、制御層55xを含んだ粒子シート50を含んでいる。図示された例において、制御層55xは、複数の粒子60を含んだ粒子層55として形成されている。電極41,42は、電力源30と電気的に接続されている。図示された例において、制御層55xをなす粒子層55の一方の主面上に、第1電極41が面状に広がっており、制御層55xをなす粒子層55の他方の主面上に、第2電極42が面状に広がっている。
Next, the
また、スクリーン40をなすシート部材40xは、図1に示すように、制御層55xに積層された第1偏光板43を有する。第1偏光板43は、制御層55xに接して直接的に積層されていてもよいし、第1偏光板43と制御層55xとの間に別の部材が存在して、制御層55xに間接的に積層されていてもよい。図1に示された例では、第1偏光板43と制御層55xとの間に、第1電極41が設けられている。さらに、スクリーン40をなすシート部材40xは、図1に示すように、第1電極41及び第1偏光板43を覆ってスクリーン40の一方の最表面を形成する第1カバー層46と、第2電極42を覆ってスクリーン40の他方の最表面を形成する第2カバー層47と、を有している。
Further, the sheet member 40x forming the
図1のスクリーン40は、透過型のスクリーンを構成している。プロジェクタ20は、表示側面40aとは反対側、すなわちスクリーン40の背面から、画像光を照射する。画像光は、スクリーン40の第1カバー層46、第1偏光板43及び第1電極41を透過し、その後、制御層55xにおいて拡散し、第2電極42及び第2カバー層47を透過する。この結果、スクリーン40の表示側面40aに対面して位置する観察者1は、画像を観察することが可能となる。ただし、後述するように、スクリーン40は、反射型スクリーンとして形成されていてもよい。
The
画像光が透過する第1電極41、第2電極42、第1カバー層46及び第2カバー層47は、透明となっている。第1電極41、第2電極42、第1カバー層46及び第2カバー層47は、それぞれ、可視光領域における透過率が80%以上であることが好ましく、84%以上であることがより好ましい。なお、可視光透過率は、分光光度計((株)島津製作所製「UV−3100PC」、JIS K 0115準拠品)を用いて測定波長380nm〜780nmの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。
The
第1電極41及び第2電極42をなす導電材料として、ITO(Indium Tin Oxide;インジウム錫酸化物)、InZnO(Indium Zinc Oxide;インジウム亜鉛酸化物)、Agナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
As the conductive material forming the
第1偏光板43は、入射した光を直交する二つの偏光成分(p偏光成分及びs偏光成分)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、p偏光成分)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、s偏光成分)を吸収する機能を有している。すなわち、第1偏光板43は、直線偏光分離機能を有し、特定の直線偏光成分の光のみを透過させる。本実施の形態では、第1偏光板43が透過させる偏光成分は、光源21から発振される画像光の偏光成分と同一となっている。
The first
第1カバー層46は、第1電極41及び制御層55xを保護するための層であり、第2カバー層47は、第2電極42及び制御層55xを保護するための層である。この第1カバー層46及び第2カバー層47は、透明樹脂、例えば優れた安定性を有するポリエチレンテレフタレート、あるいはポリカーボネートやシクロオレフィンポリマー等から、形成することができる。
The
また、第2カバー層47は、リタデーションを有し得る。一般に、リタデーションを有する部材を特定の方向の偏光成分のみを有する光が透過すると、透過する光の波長に応じて可視光透過率が変化する。可視光透過率の変化は、リタデーションが大きくなるほど、大きくなる。部材の各位置においてリタデーションにばらつきが生じていると、各位置において異なった波長の光の透過率が高くなるため、各位置から出射する光が異なる波長の光となって色がばらつき、虹ムラとして視認される。本実施の形態においては、第2カバー層47に入射する光は、第1偏光板43によって特定の方向の偏光成分の光のみが透過し、後述する制御層55xの拡散作用を受けなかった場合、特定の方向の偏光成分のみを有する直線偏光の状態となっている。したがって、第2カバー層47のリタデーションによって、虹ムラが発生し得る。虹ムラは、画像光と混色して意図された画像の表示を妨げ得るため、虹ムラを目立たなくさせることが望まれる。
Further, the
特定の方向の偏光成分のみを有する光が透過する部材のリタデーションが小さくなるほど、リタデーションの変動に対する波長ごとの可視光透過率の変動が小さくなる。すなわち、リタデーションが十分に小さいと、リタデーションのばらつきがあっても、波長ごとの可視光透過率がほとんど変化しない。したがって、リタデーションが十分に小さいと、目視で確認されるほどの虹ムラが生じなくなる。本実施の形態においては、第2カバー層47のリタデーションを10〔nm〕以下とすると、リタデーションに応じた波長ごとの可視光透過率の変動が十分に小さくなり、虹ムラを効果的に目立たなくさせることができる。
The smaller the retardation of a member through which light having only a polarization component in a specific direction is transmitted, the smaller the variation in visible light transmittance for each wavelength with respect to the variation in retardation. That is, if the retardation is sufficiently small, the visible light transmittance for each wavelength hardly changes even if the retardation varies. Therefore, when the retardation is sufficiently small, rainbow unevenness that can be visually confirmed does not occur. In the present embodiment, when the retardation of the
あるいは、特定方向の偏光成分のみを有する光が透過する部材のリタデーションが大きくなると、リタデーションの変動に対する波長ごとの可視光透過率の変動が大きくなる。したがって、リタデーションが大きくなると、リタデーションのばらつきがあったとしても、複数の波長の光が透過しやすくなるため、透過した光が混色して視認されやすくなる。すなわち、リタデーションが十分に大きいと、リタデーションのばらつきがあっても、複数の波長の光が混ざって混色して観察される。このため、透過する光の色の変化が目視においては視認されにくい。本実施の形態においては、第2カバー層47のリタデーションを3000〔nm〕以上とすると、リタデーションに応じた波長ごとの可視光透過率の変動が大きくなり、虹ムラを効果的に目立たなくさせることができる。
Or if the retardation of the member which the light which has only the polarization component of a specific direction permeate | transmits becomes large, the fluctuation | variation of the visible light transmittance for every wavelength with respect to the fluctuation | variation of retardation will become large. Therefore, when retardation increases, even if there is variation in retardation, light of a plurality of wavelengths is easily transmitted, and thus the transmitted light is easily mixed and visually recognized. That is, if the retardation is sufficiently large, light of a plurality of wavelengths is mixed and observed even if the retardation varies. For this reason, the change in the color of the transmitted light is hardly visually recognized. In the present embodiment, when the retardation of the
リタデーションの小さな透明材料としては、COP(シクロオレフィンポリマー)やガラスを例示でき、リタデーションが大きな透明材料としては、SRF(Super Retardation Film)やPET(ポリエチレンテレフタレート)を例示できる。 Examples of the transparent material having a small retardation include COP (cycloolefin polymer) and glass, and examples of the transparent material having a large retardation include SRF (Super Retardation Film) and PET (polyethylene terephthalate).
なお、リタデーションとは、測定波長548.2nmの光を用いて測定された、部材の面内の各位置における屈折率が大きい方向(遅相軸方向)の屈折率(nx)と遅相軸方向と直交する方向(進相軸方向)の屈折率(ny)との差(nx−ny)と、部材の厚さ(d)との積(d×(nx−ny))によって規定され、長さ(nm)の単位で表される。 The retardation means a refractive index (n x ) and a slow axis in a direction in which the refractive index is large (slow axis direction) at each position in the surface of the member measured using light having a measurement wavelength of 548.2 nm. refractive index in the direction (fast axis direction) perpendicular to the direction difference between the (n y) and (n x -n y), the thickness of the member (d) and the product (d × (n x -n y ) ) And is expressed in units of length (nm).
なお、第1偏光板43が設けられる代わりに、第1カバー層46が入射した光の一方の偏光成分のみを透過させる機能を有していてもよい。
Instead of providing the first
次に、粒子シート50について説明する。図3に示すように、粒子シート50は、一対の基材51,52と、一対の基材51,52間に設けられた制御層55xと、を有している。第1基材51は、第1電極41を支持し、第2基材52は、第2電極42を支持している。制御層55xは、複数の粒子60を含む粒子層55となされている。制御層55xをなす粒子層55は、第1基材51及び第2基材52の間に封止されている。第1基材51及び第2基材52は、粒子層55を封止することができ且つ電極41,42及び粒子層55の支持体として機能し得る強度を有した材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムから構成され得る。なお、図示された実施の形態において、スクリーン40は、透過型のスクリーンとして構成され、画像光が、第1基材51及び第2基材52を透過する。したがって、第1基材51及び第2基材52は、透明となっており、第1電極41、第2電極42、第1カバー層46及び第2カバー層47と同様の可視光透過率を有することが好ましい。
Next, the
次に、制御層55xをなす粒子層55について説明する。図3によく示されているように、粒子層55は、多数の粒子60と、粒子60を保持する保持部56と、保持部56を膨潤させている溶媒57と、を有している。保持部56は、粒子60を動作可能に保持している。図示された例において、保持部56は、多数のキャビティ56aを有しており、各キャビティ56a内に粒子60が収容されている。各キャビティ56aの内寸法は、当該キャビティ56a内の粒子60の外寸法よりも大きくなっている。したがって、粒子60は、キャビティ56a内で動作可能となっている。キャビティ56a内において、保持部56と粒子60との間は溶媒57で満たされている。溶媒57によって膨潤した保持部56によれば、粒子60の円滑な動作を安定して確保することができる。以下、保持部56、溶媒57及び粒子60について、順に説明する。
Next, the particle layer 55 constituting the
まず、保持部56及び溶媒57について説明する。溶媒57は、粒子60の動作を円滑とするために用いられる。溶媒57は、保持部56が膨潤することによって、キャビティ56a内に保持されるようになる。溶媒57は、粒子60が電場に対応して動作することを阻害しないよう、低極性であることが好ましい。低極性の溶媒57として、粒子60の動作を円滑化させる種々の材料を用いることができる。溶媒57の一例として、ジメチルシリコーンオイル、イソパラフィン系溶媒、および直鎖パラフィン系溶媒、ドデカン、トリデカン等の直鎖アルカンを例示することができる。
First, the holding
次に、保持部56は、一例として、エラストマー材料からなるエラストマーシートを用いて構成され得る。エラストマーシートとしての保持部56は、前述の溶媒57を膨潤することが可能である。エラストマーシートの材料としては、シリコーン樹脂、(微架橋した)アクリル樹脂、(微架橋した)スチレン樹脂、およびポリオレフィン樹脂等を例示することができる。
Next, the holding |
図示された例において、保持部56内において、キャビティ56aは、スクリーン40の面方向に高密度で分布している。また、キャビティ56aは、スクリーン40の法線方向ndにも分布している。図示された例では、面状に広がったキャビティ56aの群が、スクリーン40の厚み方向に三層並んでいる。
In the illustrated example, the
次に、粒子60について説明する。粒子60は、プロジェクタ20から照射される画像光の進行方向を変化させる機能を有する。図示された例において、粒子60は、画像光を拡散させる機能を有する。なお、後述するようにスクリーン40は反射型として形成されていてもよく、反射型スクリーンへの適用において、制御層55xの粒子60は、画像光を拡散反射させる機能を有するようにしてもよい。
Next, the
粒子60は、比誘電率が異なる第1部分61及び第2部分62を含んでいる。したがって、この粒子60が電場内に置かれると、当該粒子60内に電子双極子モーメントが発生する。このとき、粒子60は、その双極子モーメントのベクトルが電場のベクトルと真逆を向く位置へ向けて動作するようになる。したがって、第1電極41及び第2電極42の間に電圧が印加され、第1電極41及び第2電極42の間に位置する制御層55xに電場が発生すると、粒子60は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置および向きをとるよう、キャビティ56a内で動作する。このスクリーン40は、光拡散機能を有した粒子60の動作にともなって、その拡散波面を変化させる。
The
比誘電率が異なる第1部分61及び第2部分62を含む粒子60は、公知技術を含む様々な方法で製造できる。例えば、有機物または無機物の球状粒子を粘着テープなどを用いて単層に配列させ、球状粒子と異なる正負に帯電する樹脂成分の層または無機物層を半球面に蒸着する方法(蒸着法、例えば特開昭56−67887)、回転ディスクを用いる方法(例えば、特開平6−226875号公報)、比誘電率が異なる2種類の液滴をスプレー法やインクジェット法を用いて空気中で接触させて1つの液滴にする方法(例えば、特開2003−140204号公報)、及びJP2004−197083Aで提案されているマイクロチャンネル製造方法を用いて製造することができる。
The
図4は粒子60の拡大図である。粒子60は、球形状であり、第1部分61及び第2部分62は、それぞれ、半球状となっている。粒子60の第1部分61は、第1主部66a及び第1主部66a内に分散した第1拡散成分66bを有する。同様に、第2部分62は、第2主部67aと第2主部67a内に分散した第2拡散成分67bを有する。したがって、球状粒子60は、第1部分61の内部を進む光および第2部分62の内部を進む光に対して、拡散機能を発現することができる。ここで拡散成分66b,67bとは、粒子60内を進む光に対し、屈折等によって、当該光の進路方向を変化させる作用を及ぼし得る成分のことである。このような拡散成分66b,67bの光拡散機能(光散乱機能)は、例えば、粒子60の主部66a,67aをなす材料とは異なる屈折率を有した材料から拡散成分66b,67bを構成することにより、付与され得る。主部66a,67aをなす材料とは異なる屈折率を有する拡散成分66b,67bとして、樹脂ビーズ、ガラスビーズ、金属化合物、気体を含有した多孔質物質、さらには、単なる気泡が例示される。また、粒子60は透明であることが好ましい。
FIG. 4 is an enlarged view of the
なお、制御層55xをなす粒子層55、粒子シート50及びスクリーン40は、一例として次のようにして作製することができる。
The particle layer 55, the
粒子層55は、公知の製造方法により製造することができる。すなわち、まず、粒子60を重合性シリコーンゴムに分散させたインキを作製する。次に、このインキをコーターなどで延伸し、更に、加熱等で重合させ、シート化する。以上の手順により、粒子60を保持した保持部56が得られる。次に、保持部56を、シリコーンオイルなどの溶媒57に一定期間浸漬する。保持部56が膨潤することで、シリコーンゴムからなる保持部56と粒子60との間に、溶媒57で満たされた隙間が形成される。この結果、溶媒57及び粒子60を収容したキャビティ56aが、画成される。以上のようにして、粒子層55を製造することができる。
The particle layer 55 can be manufactured by a known manufacturing method. That is, first, an ink in which the
次に、JP2011−112792Aに開示された製造方法により、粒子層55を用いてスクリーン40を作製することができる。まず、一対の基材51,52によって粒子層55を覆い、ラミネート又は接着剤等を用いて粒子層55を封止する。これにより、粒子シート50が作製される。次に、粒子シート50上に第1電極41及び第2電極42を設け、更に、第1偏光板43、第1カバー層46及び第2カバー層47を積層することで、スクリーン40が得られる。
Next, the
次に、この表示装置10を用いて画像を表示する際の作用について説明する。
Next, the operation when displaying an image using the
まず、制御装置35からの制御によって、プロジェクタ20のコヒーレント光源21がコヒーレント光を発振する。プロジェクタ20からの光は、図示しない走査装置によって光路を調整され、スクリーン40に照射される。発振される光の偏光成分は、第1偏光板43が透過させる方向の直線偏光成分と同一となっている。図2に示すように、図示しない走査装置は、スクリーン40を光が走査するよう、当該光の光路を調整する。ただし、コヒーレント光源21によるコヒーレント光の射出は、制御装置35によって制御される。制御装置35は、スクリーン40上に表示したい画像に対応して、コヒーレント光源21からのコヒーレント光の射出を停止する。プロジェクタ20に含まれる走査装置の動作は、人間の目で分解不可能な程度にまで高速となっている。したがって、観察者1は、時間を隔てて照射されるスクリーン40上の各位置に照射された光を、同時に観察することになる。
First, under the control of the
スクリーン40上に照射された光は、第1カバー層46、第1偏光板43及び第1電極41を透過して、制御層55xに到達する。照射される光は、第1偏光板43が透過させる偏光成分の方向と同一の方向の偏光成分のみを有するため、第1偏光板43に吸収されることなく透過する。この光は、制御層55xをなす粒子層55の粒子60で拡散し、スクリーン40の観察者1側となる種々の方向へ向けて射出する。光が拡散されることで、光の偏光状態が乱され、種々の方向の偏光成分を有するようになる。その後、射出された光は、第2電極42及び第2カバー層47を透過する。この結果、スクリーン40上のコヒーレント光を照射されている領域に対応した画像を観察することができる。
The light irradiated on the
また、コヒーレント光源21が、互いに異なる波長域のコヒーレント光を射出する複数の光源を含むようにしてもよい。この場合、制御装置35は、各波長域の光に対応した光源を、他の光源から独立して制御する。この結果、スクリーン40上にカラー画像を表示することが可能となる。この場合において、各光源からの光は、第1偏光板43によって吸収されずに透過する方向と同一の方向に偏光成分が揃えられた状態で、照射される。
The coherent
ところで、従来のスクリーンでは、スクリーン内部に入射した外光や照明光などの環境光を画像光との区別なく透過してしまうため、画像光が照射されている部分と画像光が照射されていない部分との明るさの差が小さくなってしまう。このため、従来のスクリーンにおいて、高コントラストな画像の表示を実現するためには、スクリーン40が設置された部屋を暗くする等により外光や照明光などの環境光の影響を抑えることが行われていた。
By the way, in the conventional screen, since ambient light such as external light and illumination light incident on the screen is transmitted without distinction from the image light, the portion irradiated with the image light and the image light are not irradiated. The difference in brightness with the part becomes small. For this reason, in order to realize display of a high-contrast image on a conventional screen, the influence of ambient light such as outside light and illumination light is suppressed by darkening the room where the
一方、本実施の形態におけるスクリーン40は、第1偏光板43を有する。上述したように、第1偏光板43は、入射した光のうち特定の方向の偏光成分しか透過させない。環境光は、様々な偏光成分を有する光によって構成されている。したがって、環境光の一部は、より具体的には、環境光の半分が、第1偏光板43によって吸収され、透過しない。一方、画像光は第1偏光板43が透過させる偏光成分と同一の偏光成分を有するよう発振されている。したがって、画像光は、第1偏光板43で吸収されることなく透過する。すなわち、画像光に比べて環境光はスクリーン40を透過しにくくなり、スクリーン40を透過する画像光と環境光との明るさの差が大きくなる。これにより、画像光に対する環境光の影響を低減させることが可能となり、明るい環境の下でも高コントラストな画像を表示することができる。
On the other hand, the
また、コヒーレント光を用いてスクリーン上に画像を形成する場合、斑点模様のスペックルが観察されるようになる。スペックルの一原因は、レーザー光に代表されるコヒーレント光が、スクリーン上で拡散した後に、光センサ面上(人間の場合は網膜上)に干渉パターンを生じさせるためと考えられる。とりわけ、レーザー走査によってスクリーンにコヒーレント光を照射する場合、スクリーン上の各位置には一定の入射方向からコヒーレント光が入射する。したがって、レーザー走査を採用した場合、スクリーンの各点で発生するスペックル波面はスクリーンが動作しない限り不動となり、スペックルパターンが画像とともに観察者に視認されると、表示画像の画質を著しく劣化させることになる。 In addition, when an image is formed on a screen using coherent light, speckles with a speckled pattern are observed. One cause of speckle is thought to be that coherent light typified by laser light causes an interference pattern on the optical sensor surface (on the retina in the case of humans) after diffusing on the screen. In particular, when the screen is irradiated with coherent light by laser scanning, the coherent light is incident on each position on the screen from a certain incident direction. Therefore, when laser scanning is used, the speckle wavefront generated at each point on the screen is stationary unless the screen operates, and when the speckle pattern is visually recognized by the observer together with the image, the image quality of the displayed image is significantly degraded. It will be.
一方、本実施の形態における表示装置10のスクリーン40は、拡散波面を経時的に変化させるようになっている。スクリーン40での拡散波面が変化すれば、スクリーン40上でのスペックルパターンが経時的に変化するようになる。そして、拡散波面の経時的な変化を十分に高速にすると、スペックルパターンが重ねられて平均化され、観察者に観察されるようになる。これにより、スペックルを目立たなくさせることができる。
On the other hand, the
図示されたスクリーン40は、一対の電極41,42を有する。この一対の電極41,42は電力源30に電気的に接続している。電力源30は、一対の電極41,42に電圧を印加することができる。一対の電極41,42間に電圧が印加されると、一対の電極41,42間に位置する制御層55xに電場が形成される。制御層55xをなす粒子層55には、比誘電率の異なる複数の部分61,62を有した粒子60が、動作可能に保持されている。この粒子60は、そもそも帯電していることから、或いは、少なくとも粒子層55に電場が形成されると双極子モーメントが発生することから、形成された電場のベクトルに応じて、動作する。光の進行方向を変化させる機能、例えば拡散機能を有した粒子60が動作すると、スクリーン40の拡散特性が経時的に変化することになる。この結果、スペックルを目立たなくさせることができる。図4の符号「La」は、プロジェクタ20からスクリーン40へ照射された画像光であり、符号「Lb」は、スクリーン40で拡散された画像光である。
The illustrated
なお、粒子60の第1部分61及び第2部分62の間で比誘電率が異なるとは、スペックル低減機能を発現し得る程度に比誘電率が異なっていれば十分である。したがって、粒子60の第1部分61及び第2部分62の間で比誘電率が異なるか否かは、動作可能に保持された粒子60が、電場ベクトルの変化にともなって動作し得るか否かにより、判定することができる。
It should be noted that the relative permittivity being different between the
ここで、粒子60が保持部56に対して動作する原理は、粒子60の電荷または双極子モーメントが電場ベクトルに対して安定的な位置関係となるよう、粒子60の向き及び位置を変化させる、というものである。したがって、粒子層55に一定の電場が印加され続けると、粒子60の動作は一定期間後には停止する。その一方で、スペックルを目立たなくするには、粒子60の保持部56に対する動作が継続する必要がある。そこで、電力源30は、粒子層55に形成される電場が経時的に変化するよう、電圧を印加する。図示された例において、電力源30は、制御層55x内に生成される電場のベクトルを反転させるよう、一対の電極41,42間に電圧を印加する。例えば、図5に示された例では、電力源30からスクリーン40の一対の電極41,42に、X〔V〕の電圧と−Y〔V〕の電圧とを繰り返す交流電圧が印加される。
Here, the principle that the
なお、粒子60は、保持部56に形成されたキャビティ56a内に収容されている。キャビティ56aは、略球状の内形を有する。したがって、粒子60は、図4の紙面に直交する方向に延びる回転軸線raを中心として、回転振動することができる。ただし、粒子60を収容するキャビティ56aの大きさに依存して、粒子60は、繰り返し回転運動だけでなく、並進運動も行うようになる。さらに、キャビティ56aには、溶媒57が充填されている。溶媒57は、粒子60の保持部56に対する動作を円滑にする。
The
ところで、粒子60は、図2に示すような、ほぼ半球状の第1部分61と第2部分62を含む構造に限定されない。以下では、粒子60の第1変形例〜第3変形例を順に説明する。これらの変形例では、制御層55xが、上述した例と同様に、粒子層55によって形成される一方で、制御層55xの保持部56に保持された粒子60の構成が、上述した例と異なる。
By the way, the
(粒子60の第1変形例)
図6は図3とは異なる構造の粒子60を用いたスクリーン40の断面図である。上述した具体例と同様に、スクリーン40は、制御層55x及び電極41、42を含むシート部材40xによって構成されており、制御層55xは、複数の粒子60を含んだ粒子層55として形成されている。図6に示す第1変形例による粒子60は、互いに体積が異なる第1部分61と第2部分62とを有する。図6は、第1部分61の体積が第2部分62の体積よりも大きい例を示している。図6の場合、第2部分62は、球体または楕円球体に近い形状であり、第2部分62の表面、すなわち第1部分61との界面は、凸面になっている。なお、粒子60は、必ずしも理想的な球体とは限らないし、第2部分62も理想的な球体または楕円体から少し歪んだ形状となることもありうる。
(First Modification of Particle 60)
FIG. 6 is a cross-sectional view of a
第1部分61は、透明部材である。第1部分61の具体的な材料としては、例えばシリコーンオイルや透明な樹脂部材である。第1部分61は、理想的には、図6に示すように、観察者1側に配置される。第1部分61に入射された光は、そのまま第1部分61を通過して、第2部分62に到達する。第2部分62は、第1部分61とは比誘電率が異なっており、また、光の拡散機能を有する。さらに、第2部分62は、第1部分61の屈折率より低い屈折率で構成されている。また、第2部分62の内部には、光を拡散させる拡散成分62cが含まれていてもよい。これら拡散成分62cは、粒子60内を進む光に対して、屈折等によって、光の進路方向を変化させる作用を行う。この各成分は、図4を参照しながら説明した拡散成分と同一に構成され得る。
The
加えて、第2部分62の表面は凸面形状となっている。したがって、第1部分61及び第2部分62との界面に屈折率差がある場合、第1部分61から第2部分62に到達した光は、第2部分62の表面の凸面形状に応じた方向に拡散される。以上のことから、プロジェクタ20からの照射光が第2部分62で拡散され、スクリーン40に画像が観察される。
In addition, the surface of the
図6の状態で、第1および第2電極41,42間に電圧が印加されると、第1および第2電極41,42間に電場が発生し、この電場により、粒子60内に電子双極子モーメントが発生する。このとき、粒子60は、その双極子モーメントのベクトルが電場のベクトルと真逆を向く位置へ向けて動作するようになる。第1電極41および第2電極42間の電圧を変化させることで、粒子60の姿勢が変化し、これにより、粒子層55の面方向に対する第2部分62の表面方向が変化する。第2部分62は、第1部分61に入射された光を拡散させる機能を有するため、第2部分62の表面方向が変化することで、第2部分62から出射する光の拡散特性も変化する。これにより、図6に示された粒子60を含む制御層55xを用いた場合も、スペックルを低減することができる。
In the state of FIG. 6, when a voltage is applied between the first and
(粒子60の第2変形例)
図7は図3および図6とは異なる構造の粒子60を用いたスクリーン40の断面図である。上述した実施の形態及び第1変形例と同様に、スクリーン40は、制御層55x及び電極41、42を含むシート部材40xによって構成されており、制御層55xは、複数の粒子60を含んだ粒子層55として形成されている。図7に示す第2変形例による粒子60は、第1部分61と、第1部分61よりも体積が大きい第2部分62とを有する。第1部分61と第2部分62の材料は、粒子60の第1変形例と同様であり、第1部分61は透明部材であり、第2部分62は光の拡散機能を有する。また、粒子60は、必ずしも理想的な球体とは限らないし、第1部分61も理想的な球体または楕円体から少し歪んだ形状となることもありうる。
(Second Modification of Particle 60)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a
図7に示された例でも、電極41,42間に電圧印加され、制御層55xをなす粒子層55に電場が形成されると、粒子60内に双極子モーメントが発生し、その双極子モーメントのベクトルが電場のベクトルと真逆を向く位置へ向けて動作するようになる。第1電極41および第2電極42間の電圧を変化させることで、粒子60が回転する。粒子60が回転することで、粒子60の第2部分62から出射する光の拡散特性が変化する。これにより、図7に示された粒子60を含む制御層55xを用いた場合も、スペックルを低減することができる。
Also in the example shown in FIG. 7, when a voltage is applied between the
(粒子60の第3変形例)
図8は図3、図6および図7とは異なる構造の粒子60を用いたスクリーン40の断面図である。上述した実施の形態、第1変形例及び第2変形例と同様に、スクリーン40は、制御層55x及び電極41、42を含むシート部材40xによって構成されており、制御層55xは、複数の粒子60を含んだ粒子層55として形成されている。図8に示す第3変形例による粒子60は、第1部分61、第3部分63および第2部分62がこの順に並んだ3層構造であり、第1部分61がスクリーン40面の一側に配置されている。第3部分63は、第1部分61に面接触しており、第1部分61または第2部分62からの入射光を制御する。第2部分62は、第3部分63の第1部分61に面接触する第1面63aとは反対側の第2面63bに面接触している。第2部分62は、第1部分61の比誘電率とは異なる比誘電率を有している。このように、第3部分63は、第1部分61と第2部分62によって挟まれており、第3部分63は第1部分61と第2部分62に面接触している。
(Third Modification of Particle 60)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a
第1部分61と第2部分62は透明部材である。第3部分63は、第1部分61に入射された光を拡散させる機能を有する。第3部分63は、第1部分61とは異なる屈折率で構成されている。また、第3部分63の内部には、光を拡散させる拡散成分63cが含まれていてもよい。これら拡散成分63cは、粒子60内を進む光に対して、屈折等によって、光の進路方向を変化させる作用を行う。このような拡散成分63cの光拡散機能(光散乱機能)は、図4に示した例の拡散成分66b、67bと同様の構成により、付与され得る。なお、粒子60の形状は、典型的には球形であるが、理想的な球体であるとは限らず、第1部分61、第3部分63および第2部分62の形状も、粒子60の形状に応じて変化する。
The
図8に示された例でも、電極41,42間に電圧印加され、制御層55xをなす粒子層55に電場が形成されると、粒子60内に双極子モーメントが発生し、その双極子モーメントのベクトルが電場のベクトルと真逆を向く位置へ向けて動作するようになる。第1電極41および第2電極42間の電圧を変化させることで、粒子60が回転する。粒子60が回転することで、粒子60の第2部分62から出射する光の拡散特性が変化する。これにより、図8に示された粒子60を含む制御層55xを用いた場合も、スペックルを低減することができる。
Also in the example shown in FIG. 8, when a voltage is applied between the
(電極41,42の変形例)
上述した第1変形例及び第2変形例のスクリーンでは、第1電極41及び第2電極42が面状に形成され、制御層55xを挟むように配置される例を示したが、この例に限られない。
(Modification of
In the screens of the first modification example and the second modification example described above, the example in which the
図8に示された例では、電極の構成においても、上述した例とは異なっている。図8に示された例において、制御層55xの一方の側のみに、例えば制御層55xの観察者とは反対側のみに、電極が設けられている。図8に示された例において、電極は、交互にストライプ状に配列された第1電極41及び第2電極42を有している。これら第1電極41及び第2電極42の間に電圧を印加することで、制御層55xの面方向への電場が形成される。より具体的には、本変形例では、隣接する第1電極41および第2電極42間に交流電圧を印加することで、制御層55xの厚さ方向ではなく制御層55xの面方向に形成される電場を周期的に切り替える。これにより、対応する第1電極41および第2電極42間の近傍に位置する粒子60は、交流電圧の周波数に応じて回転することができる。
In the example shown in FIG. 8, the configuration of the electrodes is also different from the above-described example. In the example shown in FIG. 8, electrodes are provided only on one side of the
なお、図1〜図5を参照して説明した例や、第1変形例及び第2変形例においても、第3変形例と同様に、第1電極41及び第2電極42の一以上がストライプ状に形成されるようにしてもよい。例えば、図9の例では、第1電極41及び第2電極42の両方がストライプ状に形成されている。すなわち、第1電極41は、線状に延びる複数の線状電極部41aを有し、複数の線状電極部41aは、その長手方向に直交する方向に配列されている。第2電極42も、第1電極41と同様に、線状に延びる複数の線状電極部42aを有し、複数の線状電極部42aは、その長手方向に直交する方向に配列されている。図9に示された例において、第1電極41をなす複数の線状電極部41aおよび第2電極42をなす複数の線状電極部42aは、ともに、制御層55xの観察者とは反対側の面上に配置されている。そして、第1電極41をなす複数の線状電極部41aおよび第2電極42をなす複数の線状電極部42aは、同一の配列方向に沿って交互に配列されている。図9に示された第1電極41及び第2電極42によっても、電力源30から電圧を印加されることにより、制御層55xに電場を形成することができる。
In the example described with reference to FIGS. 1 to 5, and in the first and second modified examples, one or more of the
(保持部56の変形例)
また別の変形例として、制御層55xをなす粒子層55における各保持部56が有するキャビティ56aは、図10(a)に示すように、単一の粒子60を含んで他のキャビティ56aから離間して配置されるようにしてもよいし、或いは、図10(b)及び図10(c)に示すように、複数のキャビティが接続していてもよい。図10(b)は、連結された2つキャビティ56a1、56a2内にそれぞれ単一の粒子60−1、60−2を含む保持部56を示している。粒子60−1、60−2は、対応するキャビティ56a1、56a2により可動範囲が規制されている。図10(c)は、連結された3つのキャビティ56a1、56a2、56a3内にそれぞれ単一の粒子60−1、60−2、60−3を含む保持部56を示している。粒子60−1、60−2、60−3は、対応するキャビティ56a1、56a2、56a3により可動範囲が規制されている。上記のように、複数のキャビティが連結していたとしても、複数の粒子の可動範囲が重なることなく配置される場合には、保持部56が有するキャビティは単一の粒子を含むように構成されているとみなすことができる。
(Modification of holding part 56)
As another modification, the
また、キャビティの内径は、内包される粒子の外径よりも大きければ制限はない。例えば、キャビティの内径は、内包される粒子の外径の1.1倍以上1.3倍以下に設定されていてもよい。 The inner diameter of the cavity is not limited as long as it is larger than the outer diameter of the encapsulated particles. For example, the inner diameter of the cavity may be set to be 1.1 to 1.3 times the outer diameter of the particles to be included.
(制御層55xの他の例)
また上述した各スクリーン40は、制御層55xをなす粒子層55内の粒子60を電極に印加した交流電圧に応じて当該粒子60に対応して設けられたキャビティ内で動作させることで、スペックルが視認されないようにしている。別の変形例として、これに対して、粒子層55内の粒子60を電極に印加した交流電圧に応じて移動させることで、スペックルが視認されないようにしてもよい。以下の変形例においても、スクリーン40は、制御層55x及び電極41、42を含むシート部材40xによって構成されている。制御層55xは、複数の粒子60または液体69xを含んでいる。
(Other examples of
In addition, each of the
図11Aおよび図11Bは、電気泳動方式のスクリーン40の一例を示す模式図である。図11Aのスクリーン40は、対向する2つの電極41,42間に、溶媒の中を泳動する2種類の粒子60を封止した制御層55xを有する構造である。2種類の粒子60は、互いに極性が相違している。2つの電極41,42間には交流電圧が印加される。交流電圧の印加により、一方の粒子60は一方の電極の方向に移動し、他方の粒子60は他方の電極の方向に移動する。2つの電極41,42間に印加する交流電圧の正負が逆になると、2種類の粒子60はそれぞれ逆方向の電極に移動する。粒子60が移動することで、制御層55xで拡散される光の拡散特性が変化する。これにより、スペックルを低減することができる。
FIG. 11A and FIG. 11B are schematic views showing an example of an
図11Aのように極性の異なる2種類の粒子60を設ける代わりに、図11Bのように双極子からなる粒子60を含んだ制御層55xを設けてもよい。この場合、2つの電極41,42間に印加される交流電圧の電圧極性が変化するたびに、各粒子60は振動する。これにより、やはりスクリーン40における制御層55xの拡散特性が変化し、スペックルが目立たなくなる。
Instead of providing two kinds of
図11Aと図11Bでは、2つの電極41,42間を粒子60が自由に移動するようにしているが、電極の面積が大きい場合等には、一部の粒子60が1箇所に留まってしまうおそれがある。このため、電極を細かい単位で分割したパターン電極にしてもよい。
11A and 11B, the
図11Aや図11Bは、複数の粒子60が2つの電極41,42間で自由に移動できるようにしているが、図11Cに示すように、極性の異なる2種類の粒子60を収納する微小収容体64を含んだ制御層55xを設けて、この微小収容体64を2つの電極41,42間に多数配置してもよい。また、一方の電極をパターン電極とすることで、各電極ごとに微小収容体64内の粒子60の向きを変化させることができる。これにより、粒子60の拡散特性が変化し、スペックルを低減することができる。
11A and 11B allow a plurality of
図11A、図11Bおよび図11Cの一変形例として、図12Aや図12Bのように、スクリーン40のシート面に沿って制御層55xに複数のセル部53を設けて、各セル部53ごとに電極41を設けることで、各セル部53ごとに粒子60の移動を制御してもよい。図12Aのような隔壁構造は、対向する二つの基材51,52と、隔壁部54とによって、各セル部53を形成している。このような構造は、フォトリソグラフィや転写の技術を利用して、比較的容易に形成することができる。各セル部53の内部には、粒子60を収納してもよいし、図11Cのような複数の粒子60を収容した微小収容体64を収納してもよい。
As a modification of FIGS. 11A, 11B, and 11C, as shown in FIGS. 12A and 12B, a plurality of
図12Bの隔壁構造は、一方の電極42上に配置される絶縁層58に賦型工程などで凹凸を形成し、凹部59内に粒子60と溶媒57とを充填して、その上を基材51で封止して、マイクロカップアレイを作製するものである。例えば、各マイクロカップごとに電極41を配置することで、各マイクロカップごとにその内部の粒子60の移動を制御することができる。
In the partition wall structure of FIG. 12B, irregularities are formed in the insulating
また、本実施の形態によるスクリーン40は、複数の粒子60を液体状の媒体中で移動させる電気泳動方式の制御層55xを採用する代わりに、複数の粒子60を気体中で移動させる粉体移動方式の制御層55xを採用してもよい。例えば、図13に示すように、制御層55xの隔壁構造の各セル部53に気体77と複数の粉粒体70を充填してもよい。ここで、粉粒体70とは、気体の力も液体の力も借りずに、みずから流動性を示す物質である。すなわち、粉粒体70は、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態であり、重力の影響を受けにくく、高流動性を示す特異な状態の物質である。図13の場合も、例えば各セル部53ごとに電極を設けることで、各セルごとに複数の粒子60の移動方向を可変させることができ、スペックルが目立たなくなる。
In addition, the
また、スクリーン40は、図14に示すように、エレクトロウェッティング方式の制御層55xを採用してもよい。すなわち、制御層55xが、粒子60ではなく、液体69xを含んでもよい。図14の場合、制御層55xの隔壁構造の各セル部53に液体69xとして水68と油滴69が充填されており、油滴69は誘電体層80の上に配置されている。各セル部53に対応した電極41,42の印加電圧に応じて制御層55xの内部で油滴69が移動して、誘電体層80に対する油滴69の接触角が変化し、油滴69の表面積を変化させることができる。これにより、スクリーン40の透過特性が変化し、やはりスペックルが視認されにくくなる。
Further, the
上述した各スクリーン40は、コヒーレント光を光源21として用いることを前提としているものの、光源21側でスペックルの対策を行わなくても、スクリーン40上でスペックルが目立たないという利点を有する。このため、上述した各スクリーン40は、様々な用途で使われることが想定される。
Each of the
なお、所望されるスクリーン40の大きさが、スクリーン40用のシート部材40xの大きさよりも大きい場合は、シート部材40xを複数個繋げて、任意の大きさのスクリーン40を作製してもよい。
If the desired size of the
以上のように、本実施の形態のスクリーン40は、複数の粒子60または液体69xを含む制御層55xと、制御層55xに電圧を印加して複数の粒子60または液体69xを駆動する電極41,42と、制御層55xに積層された第1偏光板43と、を有するシート部材40xを備え、制御層55xに印加される電圧に応じて制御層55xの内部で複数の粒子60の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、電圧に応じて制御層55xの内部で液体69xが移動する。このようなスクリーン40によれば、電極41,42に電圧が印加されると複数の粒子60または液体69xが駆動し、スクリーン40の拡散特性が経時的に変化する。したがって、電極41,42に電圧を印加することにより、スペックルを低減することができる。また、第1偏光板43によって環境光の一部、より具体的には、環境光の半分が吸収される。一方、光源から射出される画像光の偏光を、第1偏光板を透過可能な直線偏光としておくことで、画像光が第1偏光板に吸収されることを効果的に防止することができる。この場合、画像が暗くなってしまうことを効果的に防止することができる。したがって、画像光と環境光との明るさの差が大きくなり、スクリーン40に高コントラストな画像を表示することができる。すなわち、スクリーン40において、スペックルを十分に低減することができるとともに、高コントラストな画像を表示することができる。
As described above, the
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。 Note that various modifications can be made to the above-described embodiment. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-described embodiment are used for parts that can be configured in the same manner as in the above-described embodiment, and overlapping Description to be omitted is omitted.
上述した実施の形態において、スクリーン40は、偏光板を1つしか有していなかった。しかしながら、図15に示されるように、スクリーン40は、2つの偏光板を有していてもよい。すなわち、スクリーン40に含まれるシート部材40xは、制御層55xに積層された第2偏光板44をさらに備え、制御層55xは、第1偏光板43と第2偏光板44との間に配置されていてもよい。この場合において、第2偏光板44は、第2カバー層47と制御層55xを含んだ粒子シート50との間に配置されていてもよい。
In the embodiment described above, the
第2偏光板44を有する場合、第1偏光板43と第2偏光板44とは、互いの透過軸が非平行となるように配置されている。言い換えると、第1偏光板43と第2偏光板44とは、互いの吸収軸が非平行となるように配置されている。典型的な例として、第1偏光板43と第2偏光板44とは、クロスニコルの配置になっている。クロスニコルとは、2つの偏光板の透過軸が互いに直交するように配置されていることをいう。第1偏光板43の透過軸と第2偏光板44の透過軸とが非平行となるように、第1偏光板43及び第2偏光板44が配置されている場合、第1偏光板43を透過した光の一部のみが、第2偏光板44を透過することができる。第1偏光板43と第2偏光板44とがクロスニコルの配置となっていると、第1偏光板43と第2偏光板44との間で偏光状態が変化しない場合、第1偏光板43を透過した光は、第2偏光板44で吸収され第2偏光板44を透過しない。制御層55xで拡散されなかった画像光は、偏光状態が乱されないため、第2偏光板44を透過することができず、画像光として観察者に観察されない。一方、制御層55xで拡散された画像光は、偏光状態を乱されて、その一部は、第2偏光板44を透過することが可能となる。
When it has the 2nd
制御層55xで拡散されなかった画像光は、上述したスペックルパターンの経時的な変化に寄与しない。すなわち、制御層55xで拡散されなかった画像光は、スペックルを目立たなくさせることに寄与しない。それどころか、一定の出射方向に画像光を出射させるため、スペックルの原因となり得る。したがって、スペックルを目立たなくさせる観点からは、制御層55xで拡散されなかった画像光は、観察者に観察されない方が好ましい。第2偏光板44によって制御層55xで拡散されなかった画像光を吸収することで、制御層55xで拡散された光のみをスクリーン40から出射することができる。したがって、スペックルを目立たせてしまい得る画像光を出射しないことで、スペックルをより目立たなくさせることができる。
The image light that has not been diffused by the
なお、第2偏光板44が設けられる代わりに、第2カバー層47が入射した光の一方の偏光成分のみを透過させる機能を有していてもよい。
Instead of providing the second
また、上述した実施の形態において、スクリーン40が透過型スクリーンとして構成される例を示したが、この例に限られず、図16に示すように、スクリーン40が反射型スクリーンとして構成されるようにしてもよい。この場合、プロジェクタ20の光源21は、表示側面40aの側から、画像光を照射する。また、この場合、第2電極42は、透明でなくてもよく、例えばアルミニウムや銅等の金属によって形成されてもよい。さらには、第2カバー層47及び第2基材52は、透明でなくてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
スクリーン40が反射型スクリーンとして構成される場合、スクリーン40に含まれるシート部材40xは、制御層55xに積層された1/4波長板48と、制御層55xに積層された反射板49と、をさらに有してもよい。図16に示された例では、反射板49と制御層55xとの間に、1/4波長板48が配置されている。しかしながら、反射板49と1/4波長板48との間に、制御層55xが配置されてもよい。ここで、1/4波長板48は、入射光に位相変調を及ぼす光学素子である。1/4波長板48は、一般的に、入射光に含まれる特定波長の光に、1/4波長分の位相変調を生じさせる。したがって、1/4波長板48は、入射光に含まれる特定波長の光について、直線偏光を円偏光に変えることができ、またその逆として、円偏光を直線偏光に変えることができる。一方、反射板49は、光を反射させる部材である。
When the
このような反射型スクリーンにおいて、表示側面40aの側から照射された画像光は、第1偏光板43が透過させる偏光成分と同一の偏光成分のみを有するよう発振される。したがって、画像光は第1偏光板43によって吸収されることなく第1偏光板43を透過する。一方、環境光の一部は、より具体的には、環境光の半分は、第1偏光板43によって吸収される。これにより、上述した一実施の形態と同様に環境光の影響を大幅に削減することができる。
In such a reflective screen, the image light irradiated from the
第1偏光板43を透過した光の一部は、制御層55xで拡散反射されて偏光状態を乱され、その一部が第1偏光板43を透過して表示側面40aから出射し、観察者に観察される。すなわち、画像光に比べて環境光はスクリーン40を透過しにくくなり、画像光と環境光との明るさの差が大きくなる。これにより、上述した実施の形態と同様に、画像光に対する環境光の影響を低減させることが可能となり、明るい環境の下でも高コントラストな画像を表示することができる。
Part of the light transmitted through the first
一方、画像光の別の一部は、制御層55xで拡散反射されない。制御層55xで拡散反射されなかった画像光は、上述したスペックルパターンの経時的な変化に寄与せず、スペックルの原因となり得るため、観察者に観察されない方が好ましい。制御層55xで拡散されなかった画像光は、1/4波長板48を透過し、反射板49で反射され、その後再び1/4波長板48を透過する。画像光は一方の方向に振動する直線偏光であるが、1/4波長板48を1度透過することで円偏光となり、反射板49で反射されて再度1/4波長板48を透過することで前記一方の方向に直交する他方の方向に振動する直線偏光となる。すなわち、1/4波長板48を2度透過したことで、画像光なす直線偏光の振動方向が90°変化する。この画像光が、再度制御層55xを透過しても、第1偏光板43にすべて吸収されてしまう。すなわち、制御層55xで拡散反射されなかった画像光は、第1偏光板43に吸収される。したがって、制御層55xで拡散された光のみをスクリーン40から出射することができ、スペックルの原因となり得る画像光を出射しないことで、スペックルをより目立たなくさせることができる。
On the other hand, another part of the image light is not diffusely reflected by the
なお、画像光のさらに別の一部は、制御層55xを透過して反射板49に向かう際、および、反射板49で反射して制御層55xを再度透過して第1偏光板43に向かう際、制御層55xを拡散透過し得る。上述したように、1/4波長板48を2度透過すると画像光なす直線偏光の振動方向が90°変化して、偏光状態が乱されない限り、第1偏光板43で吸収される。一方、1/4波長板48を2度透過する画像光の一部は、制御層55xを拡散透過することで、第1偏光板43を透過して表示側面40aから出射し、観察者に観察される。すなわち、拡散によりスペックルの低減に寄与し得る画像光が、有効に画像を形成することができる。
Further, another part of the image light is transmitted through the
上述したスクリーン40を備える表示装置10は、例えば家具や電化製品に組み込まれて用いられてもよい。
The
本開示の態様は、上述した個々の実施の形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 Aspects of the present disclosure are not limited to the individual embodiments described above, but include various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present disclosure are not limited to the contents described above. That is, various additions, changes, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present disclosure derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
10 表示装置
20 プロジェクタ
21 光源
30 電力源
35 制御装置
40 スクリーン
40x シート部材
40a 表示側面
41 第1電極
42 第2電極
43 第1偏光板
44 第2偏光板
46 第1カバー層
47 第2カバー層
48 1/4波長板
49 反射板
50 粒子シート
51 第1基材
52 第2基材
55 粒子層
55x 制御層
56 保持部
56a キャビティ
57 溶媒
60 粒子
61 第1部分
62 第2部分
66a 第1主部
66b 第1拡散成分
67a 第2主部
67b 第2拡散成分
69 油滴
69x 液体
ra 回転軸線
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記制御層に印加される前記電圧に応じて、前記制御層の内部で前記複数の粒子の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記液体が移動する、スクリーン。 A sheet member having a control layer containing a plurality of particles or liquid, an electrode used to apply a voltage to the control layer, and a first polarizing plate laminated on the control layer;
Depending on the voltage applied to the control layer, at least one of movement and rotation of the plurality of particles occurs inside the control layer, or the liquid moves inside the control layer according to the voltage. To the screen.
前記制御層は、前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置され、
前記第1偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸とは、非平行となっている、請求項1に記載のスクリーン。 The sheet member further includes a second polarizing plate laminated on the control layer,
The control layer is disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate,
The screen according to claim 1, wherein a transmission axis of the first polarizing plate and a transmission axis of the second polarizing plate are non-parallel.
前記制御層及び前記1/4波長板は、前記第1偏光板と前記反射板との間に配置されている、請求項1に記載のスクリーン。 The sheet member further includes a reflector laminated on the control layer, and a quarter-wave plate laminated on the control layer,
The screen according to claim 1, wherein the control layer and the quarter-wave plate are disposed between the first polarizing plate and the reflecting plate.
複数の前記粒子は、各々が比誘電率の異なる第1部分および第2部分を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のスクリーン。 The control layer includes a plurality of the particles,
The screen according to claim 1, wherein each of the plurality of particles includes a first portion and a second portion having different relative dielectric constants.
複数の前記粒子は、互いに極性が相違している2種類の前記粒子から構成される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のスクリーン。 The control layer includes a plurality of the particles,
The screen according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of particles are composed of two types of particles having polarities different from each other.
前記スクリーンに画像光を照射するプロジェクタと、を備える、表示装置。 A screen according to any one of claims 1 to 5,
And a projector that irradiates the screen with image light.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018033511A JP2019148706A (en) | 2018-02-27 | 2018-02-27 | Screen and display device |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021059994A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 株式会社小糸製作所 | In-vehicle projection device |
| JP2021173836A (en) * | 2020-04-23 | 2021-11-01 | 住友電気工業株式会社 | Display device |
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-
2018
- 2018-02-27 JP JP2018033511A patent/JP2019148706A/en active Pending
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