(57)【要約】      （修正有）【課題】スペックルを十分に低減することができるスクリーンを提供する。【解決手段】プロジェクタ２０から光を照射されて画像を表示するスクリーン４０は、それぞれが比誘電率の異なる第１部分及び第２部分を含んだ複数の粒子６０と、複数の粒子を有した粒子層５５と、粒子層に電圧を印加されることによって、粒子層の粒子を駆動するための電場を形成する電極４１，４２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作可能に保持された第１部分及び第２部分を含んだ複数の粒子を備え、
前記複数の粒子のうちの少なくとも１つの粒子に含まれる前記第１部分および前記第２部分は、樹脂を含有する母材と、前記母材に分散された複数の拡散成分とを有し、
前記粒子の動作にともなって観察面の光強度分布が時間変化する、光拡散シート。
【請求項２】
前記拡散成分は、前記母材と屈折率が異なる樹脂ビーズ、ガラスビーズ、金属化合物、気体を含有した多孔質物質及び気泡のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光拡散シート。
【請求項３】
前記粒子の前記第１部分及び前記第２部分の比誘電率が異なる、請求項１または２に記載の光拡散シート。
【請求項４】
前記粒子は、単一色である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光拡散シート。
【請求項５】
前記粒子の前記第１部分及び前記第２部分のいずれか一方が、透明である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光拡散シート。
【請求項６】
前記粒子の前記第１部分の体積比率は、当該粒子の前記第２部分の体積比率よりも大きい、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光拡散シート。
【請求項７】
プロジェクタからコヒーレント光を照射されて画像を表示するスクリーンであって、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光拡散シートと、
前記複数の粒子を有する前記光拡散シートの粒子層に印加される電圧に応じて、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、を備える、スクリーン。
【請求項８】
前記粒子層の前記光が入射する面側に配置されたフレネルレンズ層をさらに備える、請求項７に記載のスクリーン。
【請求項９】
コヒーレント光を射出するプロジェクタと、
請求項７又は８に記載のスクリーンと、を備える表示装置。
【請求項１０】
前記スクリーンの前記電極に電圧を印加する電力源と、
前記電力源から前記電極に印加される印加電圧を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記粒子層で前記粒子を動作させるよう、前記電力源の印加電圧を制御する、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、１８０°未満の角度範囲内で前記粒子を繰り返し回転させるよう、前記電力源の印加電圧を制御する、請求項９又は１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記スクリーンの法線方向に沿って観察者側から前記第１部分が前記第２部分の少なくとも一部分を覆うよう、前記電力源の印加電圧により、前記粒子の向き及び位置の少なくとも一方を制御する、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
例えば、国際公開２０１２／０３３１７４パンフレット及び特開２００８−３１０２６０号公報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。特許文献１では、スペックルを低減する目的から、スクリーン上の各位置に入射する画像光の入射角度が、経時的に変化するようになっている。この結果、スクリーン上に相関の無い散乱パターンが重畳され、スペックルを低減することができる。
【発明の開示】
【０００３】
スペックルを低減するための別の方法として、拡散特性が経時的に変化するスクリーンも有効であると考えられる。ここで特開２００８−３１０２６０号公報は、電子ペーパーによって構成されたスクリーンを提案している。特開２００８−３１０２６０号公報のスクリーンでは、ラスタースキャン方式により照射される画像光の照射位置に対応して、反射率が変化する。
【０００４】
スクリーンの拡散特性を経時的に変化させることにより、通常のプロジェクタを用いながら、スペックル低減を実現することができる。また、ラスタースキャン型のプロジェクタのように、国際公開２０１２／０３３１７４パンフレットの手法を採用できないプロジェクタとの組み合わせにおいて、スペックルを低減できる点において非常に有用と言える。
【０００５】
しかしながら、特開２００８−３１０２６０号公報に開示されたスクリーンでは、耐久性が十分でなく且つ大型化が困難であるといった問題がある。この結果、スペックル低減機能を有したスクリーンとして広く普及するに至っていない。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スクリーンを提供することを目的とする。
【０００６】
本開示の一態様では、プロジェクタから光を照射されて画像を表示するスクリーンであって、
第１部分及び第２部分を含んだ複数の粒子と、
前記複数の粒子を有した粒子層と、
前記粒子層に電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、を備える、スクリーンが提供される。
【０００７】
前記粒子の前記第１部分及び前記第２部分の比誘電率が異なっていてもよい。
【０００８】
前記粒子は、単一色であってもよい。
【０００９】
前記粒子の前記第１部分及び前記第２部分のいずれか一方が、透明であってもよい。
【００１０】
前記粒子の前記第１部分の体積比率は、当該粒子の前記第２部分の体積比率よりも大きくてもよい。
【００１１】
前記粒子の前記第１部分は、光拡散機能を有し、前記粒子の前記第２部分は、光吸収機能を有していてもよい。
【００１２】
前記第１部分および前記第２部分は、曲面形状の界面にて互いに接し、
前記第１部分は透明であり、
前記粒子層は、前記電極間に印加される交流電圧により、前記複数の粒子のうち少なくとも一部の粒子について、前記第１部分および前記第２部分を回転させてもよい。
【００１３】
前記第１部分は、前記第２部分よりも当該スクリーンの観察者に近い側に配置されてもよい。
【００１４】
前記粒子層は、前記電極間に印加される交流電圧の周波数に応じて、前記複数の粒子のうち少なくとも一部の粒子について、前記第１部分および前記第２部分を１８０度未満の回転角度範囲内で回転させてもよい。
【００１５】
前記第１部分と前記第２部分の体積は互いに異なっていてもよい。
【００１６】
前記第１部分は、前記第２部分よりも体積が大きく、
前記第２部分の前記界面に接する表面は、凹面形状であってもよい。
【００１７】
前記第１部分は、前記第２部分よりも体積が小さく、
前記第２部分の前記界面に接する表面は、凸面形状であってもよい。
【００１８】
前記第２部分は、光拡散機能または光吸収機能を有していてもよい。
【００１９】
前記第２部分は、球体または楕円体であってもよい。
【００２０】
前記プロジェクタは、コヒーレント光を射出し、
前記粒子は、前記コヒーレント光の波長帯域内の光の反射率が前記コヒーレント光の波長帯域外の光の反射率より高くなるように構成されていてもよい。
【００２１】
前記プロジェクタは、コヒーレント光を射出し、
前記粒子は、前記コヒーレント光の波長帯域内の光の透過率が前記コヒーレント光の波長帯域外の光の透過率より高くなるように構成されていてもよい。
【００２２】
前記コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する吸収層をさらに備えていてもよい。
【００２３】
前記粒子は、前記コヒーレント光の波長帯域内の光を選択的に散乱する顔料を含有していてもよい。
【００２４】
前記粒子は、前記コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料を含有していてもよい。
【００２５】
当該スクリーンに含まれる少なくとも１つの層が、前記コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料を含有していてもよい。
【００２６】
前記第１部分および前記第２部分に面接触しており、前記第１部分からの入射光を制御する第３部分を有し、
前記第１部分および前記第２部分は、透明であり、
前記粒子層は、前記電極に印加される交流電圧により、前記複数の粒子のうち少なくとも一部の粒子について、前記第１乃至第３部分を回転させてもよい。
【００２７】
前記粒子層は、前記電極に印加される交流電圧の周波数に応じて、前記複数の粒子のうち少なくとも一部の粒子について、前記第１乃至第３部分を１８０度未満の回転角度範囲内で回転させてもよい。
【００２８】
前記第３部分は、前記第１部分からの入射光を散乱または反射してもよい。
【００２９】
前記第３部分の前記第１面と前記第２面との間の厚さは、前記第１部分の前記第１面の法線方向における最大厚さよりも薄く、
前記第３部分の前記第１面と前記第２面との間の厚さは、前記第３部分の前記第２面の法線方向における最大厚さよりも薄くてもよい。
【００３０】
前記第３部分は、前記第１部分および前記第２部分よりも可視光透過率が低くてもよい。
【００３１】
前記第１面および前記第２面は、円形または楕円形であり、
前記第３部分は、円板、楕円板、円筒体、または楕円筒体であってもよい。
【００３２】
前記プロジェクタから光を照射されて画像を表示するスクリーンであって、
前記複数の粒子の少なくとも一部は、前記第１部分及び前記第２部分に分散された複数の拡散成分を含んでいてもよい。
【００３３】
前記粒子層の前記光が入射する面側に配置されたフレネルレンズ層を備えていてもよい。
【００３４】
プロジェクタから光を照射されて画像を表示するスクリーンであって、
それぞれが第１部分及び第２部分を含んだ複数の粒子と、
前記複数の粒子を有した粒子層と、
前記粒子層に電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、を備え、
前記電場によって前記粒子が回転可能であってもよい。
【００３５】
プロジェクタから光を照射されて画像を表示するスクリーンであって、
複数の粒子と、前記粒子を保持する保持部とを有し、前記保持部が有するキャビティ内に前記粒子が収納されている粒子層と、
前記粒子層に電圧を印加されることによって、前記粒子層の前記粒子を駆動するための電場を形成する電極と、を備えてもよく、
単一の前記キャビティには、単一の前記粒子が収納されていてもよい。
【００３６】
上述したスクリーンと、
前記スクリーンの表示側面とは反対側に配置され、前記スクリーンを透過した前記光が照射される光電変換パネルと、
を有する、光電変換パネル付きスクリーンが提供されてもよい。
【００３７】
上述したスクリーンと、
前記スクリーンに並んで配置され、前記プロジェクタから光が照射される光電変換パネルと、
を有する、光電変換パネル付きスクリーンが提供されてもよい。
【００３８】
前記スクリーンには、前記プロジェクタから第１の光が照射され、
前記光電変換パネルには、前記プロジェクタから、前記第１の光の波長帯と異なる波長帯の第２の光が照射され、
前記光電変換パネルの変換効率は、前記第２の光の波長帯において最大になっていてもよい。
【００３９】
前記第２の光は不可視光であってもよい。
【００４０】
前記光電変換パネルで発電された電力に基づいて印加電圧を生成し、当該印加電圧を前記電極に印加する電源装置と、
前記印加電圧を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記粒子層で前記粒子を動作させるよう、前記印加電圧を制御してもよい。
【００４１】
前記制御装置は、１８０°未満の角度範囲内で前記粒子を繰り返し回転させるよう、前記印加電圧を制御してもよい。
【００４２】
前記制御装置は、前記スクリーンの法線方向に沿って観察者側から前記第１部分が前記第２部分の少なくとも一部分を覆うよう、前記印加電圧により、前記粒子の向き及び位置の少なくとも一方を制御してもよい。
【００４３】
コヒーレント光を射出するプロジェクタと、
上述したスクリーンと、を備える表示装置が提供されてもよい。
【００４４】
前記スクリーンの前記電極に電圧を印加する電力源と、
前記電力源から前記電極に印加される印加電圧を制御する制御装置と、をさらに備え、  前記制御装置は、前記粒子層で前記粒子を動作させるよう、前記電力源の印加電圧を制御してもよい。
【００４５】
前記制御装置は、１８０°未満の角度範囲内で前記粒子を繰り返し回転させるよう、前記電力源の印加電圧を制御してもよい。
【００４６】
前記制御装置は、前記スクリーンの法線方向に沿って観察者側から前記第１部分が前記第２部分の少なくとも一部分を覆うよう、前記電力源の印加電圧により、前記粒子の向き及び位置の少なくとも一方を制御してもよい。
【００４７】
レーザー光によって形成された光を照射するプロジェクタと、
上述した光電変換パネル付きスクリーンと、を備える表示装置が提供されてもよい。
【００４８】
上述した光電変換パネル付きスクリーンと、
レーザー光によって形成された第１の光を前記スクリーンに照射すると同時に、前記第１の光の波長帯と異なる波長帯の第２の光を前記光電変換パネルに照射するプロジェクタと、を備え、
前記光電変換パネルの変換効率は、前記第２の光の波長帯において最大になっている、表示装置が提供されてもよい。
【００４９】
上述したスクリーンの使用方法であって、
前記スクリーンに光が照射されている間、前記粒子層で前記粒子を動作させる、スクリーンの使用方法が提供されてもよい。
【００５０】
前記スクリーンに光が照射されている間、１８０°未満の角度範囲内で前記粒子を繰り返し回転させてもよい。
【００５１】
前記スクリーンに光が照射されている間、前記スクリーンの法線方向に沿って観察者側から前記第１部分が前記第２部分の少なくとも一部分を覆うよう、前記粒子の向き及び位置の少なくとも一方を制御してもよい。
【００５２】
プロジェクタから光を照射されて画像を表示するスクリーンに用いられる粒子であって、比誘電率の異なる第１部分及び第２部分を備える、粒子が提供されてもよい。
【００５３】
前記粒子は、単一色であってもよい。
【００５４】
前記第１部分及び前記第２部分のいずれか一方が、透明であってもよい。
【００５５】
前記第１部分の体積比率は、前記第２部分の体積比率よりも大きくてもよい。
【００５６】
前記第１部分は、光拡散機能を有し、前記第２部分は、光吸収機能を有してもよい。
【００５７】
曲面形状の界面にて互いに接している、前記第１部分および前記第２部分を備え、
前記第１部分は透明であってもよい。
【００５８】
前記第１部分と前記第２部分の体積は互いに異なってもよい。
【００５９】
前記第１部分は、前記第２部分よりも体積が大きく、
前記第２部分の前記界面に接する表面は、凸面形状であってもよい。
【００６０】
前記第１部分は、前記第２部分よりも体積が小さく、
前記第２部分の前記界面に接する表面は、凹面形状であってもよい。
【００６１】
前記第２部分は、光の散乱または反射機能を有してもよい。
【００６２】
前記第２部分は、球体または楕円体であってもよい。
【００６３】
本開示の一態様では、プロジェクタからの照射光を用いて画像を表示するスクリーンに用いられる粒子であって、
透明な第１部分と、
前記第１部分とは比誘電率が異なる透明な第２部分と、
前記第１部分および前記第２部分に面接触しており、前記第１部分からの入射光を制御する第３部分と、を備える、粒子が提供される。
【００６４】
前記第３部分は、前記第１部分からの入射光を散乱または反射してもよい。
【００６５】
前記第３部分の前記第１面と前記第２面との間の厚さは、前記第１部分の前記第１面の法線方向における最大厚さよりも薄く、
前記第３部分の前記第１面と前記第２面との間の厚さは、前記第３部分の前記第２面の法線方向における最大厚さよりも薄くてもよい。
【００６６】
前記第３部分は、前記第１部分および前記第２部分よりも可視光透過率が低くてもよい。
【００６７】
前記第１面および前記第２面は、円形または楕円形であり、
前記第３部分は、円板、楕円板、円筒体、または楕円筒体であってもよい。
【００６８】
上述した粒子を含む、粒子層が提供されてもよい。
【００６９】
上述した粒子を含む、粒子シートが提供されてもよい。
【００７０】
本開示の一態様では、光を制御する光制御シートであって、
複数の粒子を有する粒子層を備え、
前記粒子は、
透明な第１部分と、
前記第１部分とは比誘電率が異なる透明な第２部分と、
前記第１部分および前記第２部分に面接触しており、前記第１部分からの入射光を制御する第３部分と、を有する光制御シートが提供されてもよい。
【００７１】
前記第３部分は、前記第１部分からの入射光を散乱、反射または吸収してもよい。
【００７２】
前記第３部分の前記第１面と前記第２面との間の厚さは、前記第１部分の前記第１面の法線方向における最大厚さよりも薄く、
前記第３部分の前記第１面と前記第２面との間の厚さは、前記第３部分の前記第２面の法線方向における最大厚さよりも薄くてもよい。
【００７３】
前記第３部分は、前記第１部分および前記第２部分よりも可視光透過率が低くてもよい。
【００７４】
前記第１面および前記第２面は、円形または楕円形であり、
前記第３部分は、円板、楕円板、円筒体、または楕円筒体であってもよい。
【００７５】
前記粒子層の内部に電場を形成する電極を備え、
前記粒子層は、前記電極に印加される交流電圧により、前記複数の粒子のうち少なくとも一部の粒子について、前記第１乃至第３部分を回転させてもよい。
【００７６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本開示の一実施形態を説明するための図であって、表示装置を示す側面図である。
【図２】表示装置のスクリーンを示す縦断面図である。
【図３】スクリーンを示す平面図であって、表示装置のプロジェクタからスクリーンへの画像光を照射する方法を示す図である。
【図４】粒子層の粒子の動作を説明するための図である。
【図５】粒子層の粒子の動作を説明するための図である。
【図６】粒子層の粒子の動作を説明するための図である。
【図７】スクリーンへ印加される電圧の一例を示すグラフである。
【図８】粒子の一変形例を示す図である。
【図９】粒子の他の変形例を示す図である。
【図１０】粒子の更に他の変形例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態によるスクリーンの縦断面図。
【図１２】第２の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図１３】第２の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図１４】第２の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図１５】第３の実施形態によるスクリーンの縦断面図。
【図１６】第３の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図１７】第３の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図１８】第３の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図１９】第４の実施の形態を説明するための図であって、透過型の表示装置を示す側面図。
【図２０】第５の実施形態によるスクリーンの縦断面図。
【図２１】第５の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図２２】第５の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図２３】第５の実施形態によるスクリーンの動作を説明する図。
【図２４】第６の実施形態によるスクリーンの縦断面図。
【図２５】第７の実施形態による光制御シートの縦断面図。
【図２６】第１部分が第３部分よりも体積が大きく、第２部分が粒子の中央からずれて設けられている例を示す図。
【図２７】第８の実施形態による粒子層の粒子の動作を説明するための図。
【図２８】第８の実施形態による粒子層の粒子の動作を説明するための図。
【図２９】第８の実施形態による粒子層の粒子の動作を説明するための図。
【図３０】第９の実施形態を説明するための図であって、表示装置を示す側面図。
【図３１】太陽電池付きスクリーンを示す斜視図であって、表示装置のプロジェクターからスクリーンへの画像光を照射する方法を示す図。
【図３２】太陽電池付きスクリーンの一変形例を示す平面図であって、表示装置のプロジェクターからスクリーンへの光を照射する方法を示す図。
【図３３】太陽電池付きスクリーンの一変形例を示す平面図であって、表示装置のプロジェクターからスクリーンへの光を照射する方法の他の一例を示す図。
【図３４】スクリーンの電極の一変形例を説明するための図である。
【図３５】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は保持部が有する単一キャビティ内に単一の粒子を含む例を示す図。
【図３６】スクリーン内の粒子が回転しているか否かを計測する手法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
以下、図面を参照して本開示の実施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。
【００７９】
（第１の実施形態）
図１〜図６は、本開示の第１の実施形態を説明するための図である。図１は、表示装置を示す図であり、図２は、スクリーンを示す縦断面図であり、図３は、スクリーンへの画像光の照射方法を説明するための図である。図４〜図６は、スクリーンの動作を説明するための図であり、図７は、電力源からスクリーンへ印加される電圧の一例を示すグラフである。
【００８０】
図１〜図６に示すように、表示装置１０は、プロジェクタ２０と、プロジェクタ２０から画像光を照射されるスクリーン４０と、を有している。スクリーン４０は、後述するように、入射光に対して及ぼす拡散特性を経時的に変化させることができ、これにより、スペックルを目立たなくすることができる。このようなスクリーン４０の機能に関連し、表示装置１０は、電力源３０及び制御装置３５をさらに有している。電力源３０は、スクリーン４０に対して電圧を印加する。制御装置３５は、電力源３０からの印加電圧を調整して、スクリーン４０の状態を制御する。また、制御装置３５は、プロジェクタ２０の動作も制御する。一例として、制御装置３５は、汎用コンピューターとすることができる。
【００８１】
プロジェクタ２０は、画像を形成する光、すなわち画像光を、スクリーン４０へ投射する。図示された例において、プロジェクタ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、を有している。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するようにしてもよい。
【００８２】
図示された例において、プロジェクタ２０は、ラスタースキャン方式にて、スクリーン４０上にコヒーレント光を投射する。図３に示すように、プロジェクタ２０は、スクリーン４０上の全域を走査するよう、コヒーレント光を投射する。走査は、高速で実施される。プロジェクタ２０は、形成すべき画像に応じ、コヒーレント光源２１からのコヒーレント光の射出を停止する。すなわち、スクリーン４０上の画像が形成されるべき位置のみにコヒーレント光を投射する。この結果、スクリーン４０上に画像が形成される。プロジェクタ２０の動作は、制御装置３５によって制御される。
【００８３】
次に、スクリーン４０について説明する。図１および図２に示す例において、スクリーン４０は、複数の粒子を有した粒子シート５０と、電力源３０と接続された電極４１，４２と、を有している。粒子シート５０の一方の主面上に、第１電極４１が面状に広がっており、粒子シート５０の他方の主面上に、第２電極４２が面状に広がっている。また、図示されたスクリーン４０は、第１電極４１を覆ってスクリーン４０の一方の最表面を形成する第１カバー層４６と、第２電極４２を覆ってスクリーン４０の他方の最表面を形成する第２カバー層４７と、を有している。
【００８４】
図示された例において、スクリーン４０は、反射型のスクリーンを構成している。プロジェクタ２０は、第１カバー層４６によって形成される表示側面４０ａに、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及び第１電極４１を透過し、その後、粒子シート５０において拡散反射する。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は、画像を観察することが可能となる。
【００８５】
画像光が透過する第１電極４１及び第１カバー層４６は、透明となっている。第１電極４１及び第１カバー層４６は、それぞれ、可視光領域における透過率が８０％以上であることが好ましく、８４％以上であることがより好ましい。なお、可視光透過率は、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ−３１００ＰＣ」、ＪＩＳＫ０１１５準拠品）を用いて測定波長３８０ｎｍ〜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。
【００８６】
第１電極４１をなす導電材料として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウム錫酸化物）、ＩｎＺｎＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；インジウム亜鉛酸化物）、Ａｇナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を用いることができる。一方、第１カバー層４６は、第１電極４１及び粒子シート５０を保護するための層である。この第１カバー層４６は、透明樹脂、例えば優れた安定性を有するポリエチレンテレフタレート、あるいはポリカーボネートや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。
【００８７】
第２電極４２は、第１電極４１と同様に構成することができる。また、第２カバー層４７は、第１カバー層４６と同様に構成することができる。ただし、第２電極４２は、透明である必要がない。したがって、第２電極４２は、例えば、アルミニウムや銅等の金属薄膜によって形成され得る。金属膜からなる第２電極４２は、反射型のスクリーン４０において、画像光を反射する反射層としても機能することができる。第２カバー層４７は、第１カバー層４６と同様に構成することができる。
【００８８】
次に、粒子シート５０について説明する。図２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間に設けられた粒子層５５と、を有している。第１基材５１は、第１電極４１を支持しており、第２基材５２は、第２電極４２を支持している。粒子層５５は、第１基材５１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、図示された実施形態において、スクリーン４０は、反射型のスクリーンとして構成され、画像光が、第１基材５１を透過する。したがって、第１基材５１は、透明となっており、第１電極４１及び第１カバー層４６と同様の可視光透過率を有することが好ましい。
【００８９】
次に、粒子層５５について説明する。図２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、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。保持部５６は、溶媒５７によって膨潤している。キャビティ５６ａ内において、保持部５６と粒子６０との間は溶媒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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
次に、粒子６０について説明する。粒子６０は、プロジェクタ２０から投射される画像光の進行方向を変化させる機能を有している。図示された例において、粒子６０は、画像光を拡散させる、とりわけ拡散反射させる機能を有している。
【００９４】
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の間に位置する粒子シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置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。
【００９５】
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。ＪＰ２００４−１９７０８３Ａで提案されているように、比誘電率が互いに異なる第１部分６１及び第２部分６２は、帯電特性の互いに異なる材料を用いて形成することができる。マイクロチャンネル製造方法は、連続相と粒子化相とが互いに油性／水性（Ｏ／Ｗ型）又は水性／油性（Ｗ／Ｏ型）の関係にあるものを用い、連続相が移送される第１マイクロチャンネルから、第２マイクロチャンネルに流れる流動媒体の粒子化相内に、二種類の帯電特性の互いに異なる材料を含む連続相を、順次吐出することにより、二相ポリマー粒子６０で、かつ、電荷的に（±）の極性を有する双極性粒子６０を製造する製造方法である。
【００９６】
マイクロチャンネル製造方法においては、重合性樹脂成分を含有する油性又は水性の流動性媒体中に、この媒体に対して不溶性である分相した連続相中の重合性樹脂成分を、互いに異なる正負に帯電する重合性モノマーで形成して、第１マイクロチャンネルに移送させ、次いで、この連続相を、第２マイクロチャンネル内を流れる水性又は油性の粒子化相中に、連続又は間欠的に順次吐出する。次いで、粒子化相中に吐出した吐出物は、マイクロチャンネル内での一連の吐出・分散・移送中に粒子化されるので、この粒子中の重合性樹脂成分をＵＶ照射下及び／又は加熱下に重合硬化させることにより粒子６０が適宜調製される。
【００９７】
粒子６０に用いられる重合性樹脂成分（又は重合性モノマー）としては、粒子６０に用いられる重合性モノマーの官能基又は置換基の種類によって、粒子６０の帯電性が、それぞれ（−）帯電性と（＋）帯電性を示す傾向にあるモノマー種を挙げることができる。従って、少なくとも２種以上の複数種のモノマーを重合性樹脂成分として使用する場合には、その（＋）及び（−）帯電性を示す傾向を周知のうえで、好ましくは、同種帯電性の傾向にあるモノマー同士を複数組み合わせて適宜好適に使用することもできる。その他、重合開始剤などのモノマー以外の添加剤は材料全体での帯電性を失わないように調整して添加される。
【００９８】
一方、少なくとも１種の官能基及び／又は置換基を分子内に有する重合性樹脂成分（又は重合性モノマー）において、その官能基又は置換基としては、例えば、カルボニル基，ビニル基，フェニル基，アミノ基，アミド基，イミド基，ヒドロキシル基，ハロゲン基，スルホン酸基，エポキシ基及びウレタン結合等を挙げることができる。このような重合性モノマーにおける官能基又は置換基を有するモノマー種の単独又は２種以上の複数種を組み合わせて適宜好適に使用することができる。
【００９９】
（−）帯電性の傾向にある重合性モノマーおよび（＋）帯電性の傾向にある重合性モノマーとしては、ＪＰ２００４−１９７０８３Ａに記載されたものを用いることができるので、ここでの記載は省略する。
【０１００】
マイクロチャンネル製造方法で粒子６０を製造する場合、連続相をなす二種の重合性樹脂成分の合流時における速度や合流方向等、並びに、連続相の粒子相への吐出時における速度や吐出方向等を調整することにより、得られる粒子６０の外径状や、粒子６０における第１部分６１及び第２部分６２の界面の形状等を、調整することができる。なお、図４〜図６に示された粒子６０の例において、第１部分６１の体積比率と、第２部分６２の体積比率は、同一となっている。また、図４〜図６に示された粒子６０の例において、第１部分６１及び第２部分６２の界面は、平面状に形成されている。そして、図４〜図６に示された粒子６０は、球形状となっている。すなわち、図４〜図６に示された粒子６０において、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。
【０１０１】
また、連続相をなす二種の重合性樹脂成分が、拡散成分を含む場合、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２に内部拡散機能を付与することができる。図４〜図６に示された例において、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を有している。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を有している。すなわち、図４〜図６に示された球状粒子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、反射や屈折等によって、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、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から拡散成分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。
【０１０２】
ところで、図示された例において、粒子６０は、単一色となっている。すなわち、第１部分６１および第２部分６２は、同一色となっている。第１部分６１及び第２部分６２の色は、第１部分６１及び第２部分６２に、顔料や染料等の色材を添加することにより、調整され得る。顔料や染料は、種々の公知の顔料や染料等を用いることができる。一例として、ＪＰ２００５−９９１５８Ａ及びＪＰ２７８０７２３Ｂで開示された顔料や、ＪＰ５４６３９１１Ｂで開示された顔料または染料を用いることができる。
【０１０３】
粒子６０に対して用いる単一色とは、スクリーン４０で画像の表示を行っていない状態において、粒子６０が粒子シート５０内で動作したとしても、スクリーン４０の表示側面４０ａを観察する観察者が、通常の観察力でスクリーン４０の色の変化を認識できない程度に一様な色を有していることを意味する。すなわち、粒子６０の第１部分６１がスクリーン４０の表示側面４０ａに向いている状態でのスクリーン４０の表示側面４０ａと、粒子６０の第２部分６２がスクリーン４０の表示側面４０ａに向いている状態でのスクリーン４０の表示側面４０ａが、当該スクリーン４０で画像の表示を行っていない状態において、観察者の通常の注意力での観察において、同一の色として認識される場合、粒子６０が単一色であると言える。より具体的には、粒子６０の第１部分６１がスクリーン４０の表示側面４０ａに向いている状態でのスクリーン４０の表示側面４０ａと、粒子６０の第２部分６２がスクリーン４０の表示側面４０ａに向いている状態でのスクリーン４０の表示側面４０ａとの色差ΔＥ＊ａｂ（＝〔（ΔＬ＊）２＋（Δａ＊）２＋（Δｂ＊）２〕１／２）が、１．５以下となっていることが好ましい。なお、色差ΔＥ＊ａｂは、ＪＩＳ  Ｚ  ８７３０に準拠して、コニカミノルタ社製の色彩計（CM-700d）を用いて計測されたＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度Ｌ＊及び色度ａ＊，ｂ＊に基づいて特定された値とする。また、スクリーン４０が反射型である場合には、反射光の明度Ｌ＊及び色度ａ＊，ｂ＊に基づいて特定されたΔＥ＊ａｂの値で評価し、スクリーン４０が透過型である場合には、透過光の明度Ｌ＊及び色度ａ＊，ｂ＊に基づいて特定されたΔＥ＊ａｂの値で評価する。
【０１０４】
なお、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。
【０１０５】
粒子層５５は、ＪＰ１−２８２５９Ａに開示された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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。図３に示すように、図示しない走査装置は、スクリーン４０の表示側面４０ａ上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。
【０１０９】
スクリーン４０上に投射された光は、第１カバー層４６及び第１電極４１を透過して、粒子シート５０に到達する。この光は、粒子シート５０の粒子６０で拡散反射し、スクリーン４０の観察者側となる種々の方向へ向けて射出する。したがって、スクリーン４０の観察者側となる各位置において、スクリーン４０上の各位置からの反射光を観察することができる。この結果、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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
ところで、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、ラスタースキャンによってスクリーンにコヒーレント光を照射する場合、スクリーン上の各位置には一定の入射方向からコヒーレント光が入射する。したがって、ラスタースキャンを採用した場合、スクリーンの各点で発生するスペックル波面はスクリーンが搖動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。
【０１１２】
一方、本実施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。
【０１１３】
図示されたスクリーン４０は、一対の電極４１，４２を有している。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間に位置する粒子シート５０に電場が形成される。粒子シート５０の粒子層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、例えば反射機能や拡散機能を有した粒子６０が動作すると、図４〜図６に示すように、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〜図６、並びに、後に言及する図８及び図１０において、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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、粒子シート５０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７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〕の電圧とが繰り返し印加される。このような反転電場の印加にともない、粒子６０は、一例として、図５の状態を中心として、図６の状態と図７の状態との間で繰り返し動作することができる。
【０１１６】
図７の印加電圧の制御は、極めて容易である。とりわけ、図７に示された例において、Ｘ〔Ｖ〕及び−Ｙ〔Ｖ〕の電圧の絶対値は同一となっており、制御が極めて単純化されている。ただし、図７に示された印加電圧は例示に過ぎない。Ｘ〔Ｖ〕及び−Ｙ〔Ｖ〕の電圧の絶対値は異なっていてもよい。また、三以上の異なる値の電圧を印加するようにしてもよい。さらに、通常の交流電圧を採用する等、印加電圧が連続的に変化するようにしてもよい。
【０１１７】
なお、粒子６０は、保持部５６に形成されたキャビティ５６ａ内に収容されている。そして、図４〜図６に示された例において、粒子６０は、略球状の外形を有している。また、粒子６０を収容するキャビティ５６ａは、略球状の内形を有している。したがって、粒子６０は、図４〜図６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。
【０１１８】
なお、図３５（ａ）〜図３５（ｃ）に示されるように、粒子層５５における各保持部５６が有するキャビティ５６ａは単一の粒子５６を含むように構成されていてもよい。図３５（ａ）は、単一キャビティ５６ａ内に単一の粒子５６を含む保持部５６を示す。図３５（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３５（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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
以上に説明した本実施形態において、スクリーン４０は、比誘電率の異なる第１部分６１及び第２部分６２を含む粒子６０を有した粒子層５５と、電圧を印加されることによって粒子層５５の粒子６０を駆動するための電場を形成する電極４１，４２と、を有している。このスクリーン４０において、第１電極４１及び第２電極４２の間に電圧を印加すると、粒子層５５に電場が形成される。このとき、粒子６０は、形成された電場に応じて動作する。そして、光の進行方向を変化させる機能、例えば反射機能や拡散機能を有した粒子６０が動作すると、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。したがって、スクリーン４０に光が照射されている間、粒子層５５に電場を形成して、粒子６０を動作させることにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。このようなスクリーン４０は、例えば上述の製造方法を用いて比較的に容易に製造することができる。加えて、このスクリーン４０は、大型スクリーンにも好適であり、且つ、耐久性及び動作の安定性に優れ、さらに、制御も容易である。
【０１２１】
また、本実施形態によれば、比誘電率の異なる第１部分６１及び第２部分６２を含んだ粒子６０は、単一色に形成されている。したがって、粒子６０の向き及び位置の少なくとも一方が変化したとしても、スクリーン４０は一定の色を有する。これにより、画像を表示する際に、スクリーン４０の色味が変化したように感知されることはない。この結果、スクリーン４０の色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することもできる。なお、電場内で動作可能であり且つ単一色を有する粒子６０は、第１部分６１及び第２部分６２を、同一種の合成樹脂材料から形成し、且つ、第１部分６１及び第２部分６２の一方に帯電性を付与する添加剤を混入することにより、製造され得る。したがって、この有用なスクリーン４０用粒子６０は、容易に製造され得る。
【０１２２】
さらに、本実施形態によれば、スクリーン４０に光が照射されている間、粒子層５５において、粒子６０を繰り返し回転させることができる。すなわち、粒子６０は、ごくわずかなスペースで、拡散波面を有効に変化させ得るよう、動作することができる。ただし、スクリーンの拡散特性は一定に保つことが可能であるため、スクリーン輝度等のパラメータは一定に保ったまま、スペックルのみ低減することが可能となる。したがって、粒子６０を繰り返し回転させることによれば、粒子層５５及びスクリーン４０の薄型化を実現しながら、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。また、粒子６０を繰り返し回転させる場合には、その角度範囲を、図４〜図６に示すように、１８０°未満とすることが好ましい。この場合、第１部分６１及び第２部分６２のうちの一方が、主として、観察者側に位置するようにすることができる。すなわち、スクリーン４０に光が照射されている間、スクリーン４０の法線方向ｎｄに沿って観察者側から第１部分６１が第２部分６２の少なくとも一部分を覆うようにすることが可能となる。したがって、第１部分６１及び第２部分６２が厳密に同一色でない場合においても、粒子６０を動作させながら画像を表示している間、スクリーン４０の色味が変化することを効果的に感知されにくくすることができる。
【０１２３】
ここで、粒子６０が回転していることは、以下の様な方法で確認することができる。具体的には、図３６に示すように、スクリーン４０に光源１１１からのコヒーレント光を照射し、スクリーン４０を透過あるいは反射した光、すなわち拡散光を測定用スクリーン１１２に照射し、測定用スクリーン１１２（観察面）の光強度分布をカメラ１１３で測定する。あるいは、測定用のスクリーンを用いずに、直接２次元アレイセンサで拡散光の２次元光強度分布を測定してもよい。
【０１２４】
粒子６０が回転駆動されていると、粒子６０によって拡散される光の波面が変化し、観察面の光強度分布も時間変化する。したがって、粒子６０の動作が上述の並進運動のみの場合、観察面上の光強度分布は、並進移動するのみである、すなわち拡散波面の構造自体は変化しない。
【０１２５】
一方、粒子６０の動作が回転運動の場合、粒子６０の回転により拡散面の位置及び角度が変化するため、すなわち、拡散面の異なる部分からの波面となるため、粒子６０からの拡散波面は構造自体が変化する。よって、図３６のような測定方法により、スクリーン４０内の粒子６０が回転しているか否かを比較的容易に検出できる。
【０１２６】
上述の実施形態で説明したように、一対の電極４１，４２への印加電圧を変化させることで、粒子６０を動作させることができる。そして、印加電圧の変化範囲、および、印加電圧の中心電圧等を調整することにより、粒子６０の繰り返し動作範囲や、当該動作範囲内の中心位置での粒子６０の向きや位置を制御することができる。
【０１２７】
なお、上述した実施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、上述した実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施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。
【０１２８】
上述した実施形態において、第１部分６１及び第２部分６２が同一の色を有する例を示したが、この例に限られない。第１部分６１及び第２部分６２の一方が透明であるようにしてもよい。図８に示された粒子６０において、第１部分６１は、透明に形成されている。図８に示された粒子６０は、第１部分６１及び第２部分６２の界面での反射又は屈折、第２部分６２での拡散、粒子６０の表面での反射又は屈折によって、当該粒子６０へ入射する光の進行方向を変化させることができる。このような粒子６０の色は、第１部分６１が透明であることから、第２部分６２の色として把握される。したがって、粒子６０の向き、姿勢、位置が変化したとしても、スクリーン４０は一定の色を有する。これにより、画像を表示する際に、スクリーン４０の色味が変化したように感知されることはない。この結果、スクリーン４０の色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することができる。
【０１２９】
また、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２は、図９に示すように、体積比率において、異なるようにしてもよい。すなわち、粒子６０に占める第１部分６１の体積比率が、粒子６０に占める第２部分６２の体積比率と、異なるようにしてもよい。図９に示された粒子６０では、第１部分６１の体積比率が、第２部分６２の体積比率よりも大きくなっている。このような粒子６０を用いた場合、スクリーン４０に光が照射されている間、スクリーン４０の法線方向ｎｄに沿って観察者側から第１部分６１が第２部分６２の少なくとも一部分を覆うようにすることが容易となる。さらに、粒子６０の回転動作にともなって、図９に二点鎖線で示された位置まで第２部分６２が移動する場合、スクリーン４０の法線方向ｎｄに沿った観察者側から第１部分６１によって第２部分６２を覆い隠すことが可能ともなる。したがって、第１部分６１及び第２部分６２が厳密に同一色でない場合においても、粒子６０を動作させながら画像を表示している間、スクリーン４０の色味が変化することを効果的に感知されにくくすることができる。
【０１３０】
さらに、粒子６０の駆動を制御することにより、第１部分６１及び第２部分６２の色の相違に大きな影響を受けることなく、スクリーン４０の色味変化を効果的に感知されにくくすることができる場合には、第１部分６１及び第２部分６２の一方が、光吸収機能を有するようにしてもよい。図１０に示された例において、第１部分６１は、光拡散性を有し、第２部分６２は、光吸収機能を有する。第２部分６２の光吸収機能は、一例として、第２部分６２が光吸収性の色材、具体的にはカーボンブラックやチタンブラック等の顔料を含むことにより、発現され得る。図１０に示された粒子６０では、プロジェクタ２０からの画像光Ｌａとは異なる方向から入射する光Ｌｃを、第２部分６２によって吸収することができる。第２部分６２によって吸収される光は、例えば、表示装置１０が設置された場所に存在する照明装置９０（図１参照）からの環境光とすることができる。スクリーン４０に入射する画像光Ｌａ以外の光Ｌｃを選択して吸収することにより、表示画像の明るさを損なうことなく、表示画像のコントラストを効率的に改善することができる。
【０１３１】
（第２の実施形態）
図１１〜図１４は、本開示の第２の実施形態を説明するための図である。図１１は第２の実施形態によるスクリーン４０の縦断面図である。図１２〜図１４は図１１のスクリーン４０の動作を説明する図である。
【０１３２】
図１と同様に、第２の実施形態による表示装置１０は、プロジェクタ２０と、プロジェクタ２０から画像光を照射されるスクリーン４０と、を有する。スクリーン４０は、後述するように、入射光に対して及ぼす拡散特性を経時的に変化させることができ、これにより、スペックルを目立たなくすることができる。第２の実施形態によるプロジェクタ２０は、図３と同様に、ラスタースキャン方式にて、スクリーン４０上にコヒーレント光を投射する。
【０１３３】
次に、第２の実施形態によるスクリーン４０について説明する。図示された例において、スクリーン４０は、複数の粒子６０を有する粒子シート５０と、電力源３０と接続されて粒子シート５０の両側に配置される透明な第１および第２電極４１，４２と、を有する。粒子シート５０の一方の主面上に、第１電極４１が面状に広がっており、粒子シート５０の他方の主面上に、第２電極４２が面状に広がっている。また、図示されたスクリーン４０は、図１と同様に、第１電極４１を覆ってスクリーン４０の一方の最表面を形成する第１カバー層４６と、第２電極４２を覆ってスクリーン４０の他方の最表面を形成する第２カバー層４７と、を有する。
【０１３４】
次に、粒子シート５０について説明する。図１１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間に設けられた粒子層５５と、を有する。
第１基材５１は、第１電極４１に接合されており、第２基材５２は、第２電極４２に接合されている。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第１および第２電極４１，４２と粒子層５５との支持体として機能し得る強度を有する材料、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、図示された実施形態において、スクリーン４０は、反射型のスクリーン４０として構成され、画像光が、第１基材５１を透過する。したがって、第１基材５１は、透明となっており、第１電極４１及び第１カバー層４６と同様の可視光透過率を有することが好ましい。
【０１３５】
次に、粒子層５５について説明する。図１１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、を有する。保持部５６は、粒子６０を動作可能に保持している。図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。保持部５６は、図２と同様に、溶媒５７によって膨潤している。保持部５６及び溶媒５７は、図２と同様の材料であるため、詳細な説明を省略する。
【０１３６】
第２の実施形態による粒子６０は、典型的には球形であり、比誘電率が互いに異なる第１部分６１および第２部分６２を備えている。第１部分６１は透明であり、観察者側に配置されている。第１部分６１および第２部分６２は、曲面形状の界面にて接している。
【０１３７】
第１部分６１と第２部分６２の体積は、互いに異なっている。図１１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１１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。
【０１３８】
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１１に示すように、観察者側に配置される。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、光の散乱または反射機能を有する。さらに、第２部分６２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２部分６２の内部には、図１２に示すように、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、反射や屈折等によって、光の進路方向を変化させる作用を行う。このような拡散成分６２ｃの光拡散機能（光散乱機能）は、例えば、粒子６０の主部６２ｃ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６２ｃを構成することにより、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から拡散成分６２ｃを構成することにより、付与され得る。第２部分６２の母材とは異なる屈折率を有する拡散成分６２ｃ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。
【０１３９】
このように、第１部分６１と第２部分は光学特性が異なっており、さらに、第２部分の表面は凸面形状である。これにより、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散乱または反射される。よって、プロジェクタ２０からの投射光が第２部分６２で散乱または反射されてスクリーン４０に映し出される。
【０１４０】
第２部分６２の表面が凸面形状で有るため、第１部分６１を通過して第２部分６２の表面に到達した光は、凸面の曲率に応じた方向に散乱または反射される。凸面に入射された光は、凹面に入射された光よりも光の拡散範囲が広くなる。よって、本実施形態のように、第１部分６１よりも第２部分６２の体積が小さくて、第２部分６２の表面が凸面になる場合には、各粒子６０に入射された光の拡散範囲を広げることができる。
【０１４１】
第１および第２電極４１，４２に電圧を印加していない状態では、粒子層５５内の各粒子６０は、種々の方向を向いていることがありうる。この場合、第１および第２電極間に所定の初期電圧を印加することで、図１１に示すように、各粒子６０の第１部分６１が観察者側を向くように整列させることが可能となる。あるいは、第１部分６１と第２部分６２の比重を調整することで、図１１のような向きに各粒子６０を整列させることも可能である。
【０１４２】
図１１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。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の間に位置する粒子シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置や向きをとるようキャビティ５６ａ内で動作する。図１１の状態では、粒子６０内の第２部分６２は、粒子層５５の面方向に対向配置されているが、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に入射された光を散乱または反射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の表面に入射される光の入射角度が変化し、第２部分６２での光の散乱または反射方向も変化する。これにより、スクリーン４０の拡散特性を変化させることができる。
【０１４３】
本実施形態においても、粒子６０の回転角度は、１８０度未満の角度に留めるのが望ましい。すなわち、粒子６０の回転角度は、粒子６０の初期姿勢を基準位置として、±９０度未満に回転させるのが望ましい。これにより、粒子６０の初期姿勢時に第１部分６１が観察者に対向していれば、粒子６０を回転させても、第１部分６１の少なくとも一部が観察者に対向することになり、プロジェクタ２０からスクリーン４０に入射された光の大半が第１部分６１を通って第２部分６２に導かれて散乱または反射させることができ、スクリーン４０の投射光強度を高く維持できる。
【０１４４】
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）、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。ＪＰ２００４−１９７０８３Ａで提案されているように、比誘電率が互いに異なる第１部分６１及び第２部分６２は、帯電特性の互いに異なる材料を用いて形成することができる。
【０１４５】
マイクロチャンネル製造方法で粒子６０を製造する場合、連続相をなす二種の重合性樹脂成分の合流時における速度や合流方向等、並びに、連続相の粒子相への吐出時における速度や吐出方向等を調整することにより、得られる粒子６０の外径状や、粒子６０における第１部分６１及び第２部分６２の界面の形状等を、調整することができる。なお、図１２〜図１４に示された粒子６０の例では、第１部分６１の体積を第２部分６２の体積よりも大きくしている。また、図１２〜図１４に示された粒子６０の例では、第１部分６１と第２部分６２とが面接触する界面を、第１部分６１から見て凹面に、第２部分６２から見て凸面にしている。そして、第２部分６２を球体または楕円球体に近い形状にしている。
【０１４６】
粒子６０の第１部分６１は透明であるため、第２部分６２の色が粒子６０の色として視認されることになる。粒子６０の第２部分６２の色は、顔料や染料等の色材により、調整され得る。顔料や染料は、種々の公知の顔料や染料等を用いることができる。一例として、ＪＰ２００５−９９１５８Ａ及びＪＰ２７８０７２３Ｂで開示された顔料や、ＪＰ５４６３９１１Ｂで開示された顔料または染料を用いることができる。
【０１４７】
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。図１１の粒子６０の場合、第１部分６１よりも第２部分６２が小さく、第２部分６２の表面は凸面であるため、第１部分６１を通過して第２部分６２の表面に到達した光は、凸面の曲率に応じて、比較的広い範囲に散乱または反射、すなわち拡散される。すなわち、図１１の粒子６０の拡散範囲は広くなる。よって、スクリーン４０の真正面に対向して位置する観察者だけでなく、少し斜めに位置する観察者にもスクリーン４０からの拡散光が届くことになり、視野角を広くすることができる。
【０１４８】
本実施形態における表示装置１０のスクリーン４０は、第１および第２電極４１，４２に交流電圧を印加して粒子６０を回転させることで、拡散特性を経時的に変化させることができる。より詳細には、本実施形態では、粒子６０を回転させることで、入射光の方向に対する粒子６０の第２部分６２の表面の凸面方向を経時的に変化させる。これにより、スクリーン４０での拡散特性が経時的に変化し、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。そして、拡散特性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。
【０１４９】
図示されたスクリーン４０は、一対の第１および第２電極４１，４２を有する。一対の第１および第２電極４１，４２間に電圧が印加されると、一対の第１および第２電極４１，４２間に位置する粒子シート５０に電場が形成される。粒子シート５０の粒子層５５には、比誘電率の異なる第１部分６１および第２部分６２を有する粒子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、例えば反射機能や拡散機能を有する粒子６０が動作すると、図１２〜図１４に示すように、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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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、粒子シート５０内に生成される電場のベクトルを反転させるよう、一対の第１および第２電極４１，４２間に交流電圧を印加する。例えば、図７に示された例では、電力源３０からスクリーン４０の一対の第１および第２電極４１，４２に、Ｘ〔Ｖ〕の電圧と−Ｙ〔Ｖ〕の電圧とが繰り返し印加される。このような反転電場の印加にともない、粒子６０は、一例として、図１３の状態を中心として、図１４の状態と図１２の状態との間で繰り返し動作することができる。なお、第１および第２電極４１，４２に印加される電圧は、図７に示したものに限定されず、例えば交流電圧などでもよい。
【０１５２】
上述したように、粒子６０は、保持部５６に形成されたキャビティ５６ａ内に収容されている。そして、図１２〜図１４に示された例において、粒子６０は、略球状の外形を有する。また、粒子６０を収容するキャビティ５６ａは、略球状の内形を有する。したがって、粒子６０は、その中心軸線周りを、図１２〜図１４の矢印線に示すように回転振動することができる。また、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。
【０１５３】
このように、第２の実施形態では、スクリーン４０内の粒子層５５における粒子６０を、第１部分６１と第２部分６２の２層構造とし、第２部分６２を第１部分６１よりも体積を小さくしている。第１部分６１は透明で、第２部分６２は光の散乱または反射特性を有する。第１部分６１を通過して第２部分６２との界面に入射された光は、第２部分６２の凸面にて、広い範囲に拡散される。これにより、スクリーン４０の真正面だけでなく、斜め方向に位置する観察者であっても、スクリーン４０に映し出された投影光を視認できるようになり、視野角を広げることができる。
【０１５４】
また、本実施形態の粒子６０の第１部分６１と第２部分６２の比誘電率は互いに異なることから、粒子層５５の両側に第１および第２電極４１，４２を配置して、第１および第２電極４１，４２間に交流電圧を印加することで、粒子６０を回転させることができる。これにより、第１部分６１を通過して第２部分６２に入射される光の方向に対する第２部分６２の凸面の方向を経時的に変化させることができる。第２部分６２は、光の散乱または反射特性を有するため、第２部分６２に入射された光の散乱または反射角度が経時的に変化し、スペックルが視認されにくくなる。
【０１５５】
なお、粒子６０を繰り返し回転させる場合には、その角度範囲を、図１２〜図１４に示すように、１８０°未満とすることが好ましい。この場合、第１部分６１を主として、観察者側に配置することができる。すなわち、スクリーン４０に光が照射されている間、スクリーン４０の法線方向ｎｄに沿って観察者側から第１部分６１を覆うようにすることができ、第１部分６１を通過した光を第２部分６２に導いて、第２部分６２にて散乱または反射させることが可能となる。
【０１５６】
また、粒子６０の第１部分６１は透明であることから、第２部分６２の色によって粒子６０の色が決定され、粒子６０が回転または並進移動を行っても、常に第２部分６２の色が視認されることから、スクリーン４０の色合いが変化することがない。
【０１５７】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、粒子６０内に、表面が凸面形状の第２部分６２を設けて拡散範囲を広げる例を示したが、第３の実施形態では、第２部分６２の形状を変えて拡散範囲を狭めるものである。
【０１５８】
図１５〜図１８は第３の実施形態を説明する図である。図１５はスクリーン４０の縦断面図、図１６〜図１８は図１５のスクリーン４０の動作を説明する図である。
【０１５９】
第３の実施形態による粒子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、第２の実施形態と同様であり、第１部分６１は透明部材であり、第２部分６２は光の散乱または反射機能を有する。
【０１６０】
第１部分６１と第２部分６２との界面は、第１部分６１から見ると凸面であり、第２部分６２から見ると凹面である。第１部分６１から第２部分６２に入射された光は、収束する方向に進行する。これにより、本実施形態による粒子６０を有するスクリーン４０は、狭い範囲に光を拡散させることができる。したがって、スクリーン４０の正面側の特定の位置にいる観察者に集中的に拡散光を集めることができ、この観察者から見ると、高コントラストでスクリーン４０を視認できることになる。
【０１６１】
このように、第３の実施形態では、スクリーン４０の粒子層５５内の各粒子６０がプロジェクタ２０からの映像光の拡散範囲を狭めるため、特定の場所に位置する観察者はスクリーン４０の投影像をより高いコントラストで視認することができる。
【０１６２】
上述した第１〜第３実施形態では、反射型のスクリーン４０について説明したが、これらの実施形態は、透過型のスクリーン４０にも適用可能である。透過型のスクリーン４０の場合、プロジェクタ２０からの光が粒子６０を通過する必要がある。このため、例えば、第２部分６２の体積を第１部分６１に対してより小さくすることで、第１部分６１を通過して第２部分６２に入射される光の割合を減らしてもよい。あるいは、第２部分６２がある粒子６０と第２部分６２がない粒子６０を混在させてもよい。透過型のスクリーン４０の場合、粒子層５５の全体での光の透過率が反射率よりも高くなるように、各粒子６０の第１部分６１と第２部分６２との体積比を調整するのが望ましい。
【０１６３】
（第４の実施形態）
第４の実施形態によるスクリーンは、上述した第１〜第３の実施形態によるスクリーンとは粒子６０が異なっている。第４の実施形態における粒子６０は、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域内の光の反射率が、当該コヒーレント光の波長帯域外の光の反射率より高くなるように構成されている。
【０１６４】
本実施形態による粒子６０に含まれる拡散成分６６ｂ、６７ｂは、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域内の光を選択的に散乱する顔料を含んでいる。あるいは、粒子６０の主部６６ａ、６７ａに、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料が添加されていてもよい。このような顔料または染料として、ＪＰ２７８０７２３Ｂに開示されたカラーフィルタ顔料や、ＪＰ５４６３９１１Ｂに開示されたカラーフィルタ染料を例示することができる。コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料が、粒子６０の主部６６ａ、６７ａに添加されていることで、外光や照明光などの環境光に含まれる波長のうち、コヒーレント光の波長帯域外の波長の光は、粒子６０の内部で散乱されずに吸収される。これにより、画像光に対する環境光の影響が低減され得て、高コントラストな画像を表示することが可能となる。なお、この場合、粒子６０の拡散成分６６ｂ、６７ｂは、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域内の光を選択的に散乱する顔料から構成されていてもよいし、粒子６０の主部６６ａ，６７ａをなす材料とは異なる屈折率を有する材料、たとえば樹脂ビーズ、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、単なる気泡などから構成されていてもよい。
【０１６５】
従来のスクリーンでは、外光や照明光などの環境光を画像光との区別なく反射してしまうため、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、部屋を暗くするための手段や環境などを用いて外光や照明光などの環境光の影響を抑える必要があった。
【０１６６】
一方、本実施形態における表示装置１０のスクリーン４０では、粒子層５５に含まれる粒子６０は、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域内の光の反射率が、当該コヒーレント光の波長帯域外の光の反射率より高くなるように構成されているため、外光や照明光などの環境光に含まれる波長のうち前記コヒーレント光の波長帯域外の波長の光が、スクリーン４０上で散乱されることが抑制され得る。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。
【０１６７】
また、本実施形態によれば、粒子層５５に含まれる粒子６０の各々は、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域内の光の反射率が、当該コヒーレント光の波長帯域外の光の反射率より高くなるように構成されているため、外光や照明光などの環境光に含まれる波長のうち、コヒーレント光の波長帯域外の波長の光がスクリーン４０上で散乱されることが抑制され得る。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。
【０１６８】
上述した実施形態において、粒子６０に含まれる拡散成分６６ｂ、６７ｂが、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域内の光を選択的に散乱する顔料から構成されている例を示したが、この例に限られない。たとえば、粒子６０の主部６６ａ、６７ａには、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料が添加されていてもよい。このような顔料または染料として、ＪＰ２７８０７２３Ｂに開示されたカラーフィルタ顔料や、ＪＰ５４６３９１１Ｂに開示されたカラーフィルタ染料を例示することができる。コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料が、粒子６０の主部６６ａ、６７ａに添加されていることで、外光や照明光などの環境光に含まれる波長のうち、コヒーレント光の波長帯域外の波長の光は、粒子６０の内部で散乱されずに吸収される。これにより、画像光に対する環境光の影響が低減され得て、高コントラストな画像を表示することが可能となる。なお、この場合、粒子６０の拡散成分６６ｂ、６７ｂは、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域内の光を選択的に散乱する顔料から構成されていてもよいし、粒子６０の主部６６ａ，６７ａをなす材料とは異なる屈折率を有する材料、たとえば樹脂ビーズ、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、単なる気泡などから構成されていてもよい。
【０１６９】
あるいは、シリコーンゴム等からなる保持部５６に、コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料が添加されていてもよい。さらには、スクリーン４０の機能を妨げない範囲において、スクリーン４０の電極４１，４２、カバー層４６，４７、基材５１，５２およびこれらを接合する接着剤等の層に、コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料が添加されていてもよい。また、スクリーン４０に、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する機能を有する層を設けてもよい。これらの例によっても、粒子６０の主部６６ａ、６７ａにコヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する顔料または染料が添加されている場合と同様に、画像光に対する環境光の影響が低減され得て、高コントラストな画像を表示することが可能となる。
【０１７０】
なお、スクリーン４０が反射型である場合、粒子層５５に入射する光および粒子層５５で反射された光からコヒーレント光の波長帯域外の光を吸収するために、コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する機能を有する層は、粒子層５５より観察者側に設けられる。
【０１７１】
一方、スクリーン４０が透過型である場合、コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する機能を有する層は、スクリーン４０の任意の位置、すなわち粒子層５５と第１基材５１または第２基材５２の間、第１基材５１と第１電極４１または第２基材５２と第２電極４２の間、および第１電極４１と第１カバー層４６または第２電極４２と第２カバー層４７の間のいずれかに設けられ得る。しかしながら、コヒーレント光の波長帯域外の環境光の反射を抑制する観点から、コヒーレント光の波長帯域外の光を吸収する機能を有する層は、観察者側に近い位置に設けられることが好ましい。この場合、コントラスト向上をより効果的に実現することができる。
【０１７２】
さらに、上述した実施形態において、スクリーン４０が反射型スクリーンとして構成される例を示したが、この例に限られず、図１９に示すように、スクリーン４０が透過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、粒子層５５に含まれる粒子６０の各々は、コヒーレント光源２１から発振されるコヒーレント光の波長帯域内の光の透過率が、当該コヒーレント光の波長帯域外の光の透過率より高くなるように構成される。これにより、外光や照明光などの環境光に含まれる波長のうち、コヒーレント光の波長帯域外の波長の光がスクリーン４０を透過することが抑制され、スクリーン４０の表示側面４０ａとは反対側の面に対面して位置する観察者は、明るい環境の下でも高コントラストな画像を観察することが可能となる。透過型のスクリーン４０では、第２電極４２、第２カバー層４７及び第２基材５２は、第１電極４１、第１カバー層４６及び第１基材５１と同様に透明に構成され、上述した第１電極４１、第１カバー層４６及び第１基材５１と同様の可視光透過率を有することが好ましい。また、粒子６０に入射した光の透過率が、粒子６０に入射した光の反射率よりも高くなるよう、粒子６０内に添加される拡散成分６６ｂ，６７ｂの量が調整されていることが好ましい。
【０１７３】
（第５の実施形態）
図２０〜図２３は、本開示の第５の実施形態を説明するための図である。第５の実施形態による表示装置１は、図１と同様の構成を有する。図２０は第５の実施形態によるスクリーン４０の縦断面図である。図２１〜図２３は図１のスクリーン４０の動作を説明する図である。
【０１７４】
第５の実施形態による表示装置１０は、図１と同様に、プロジェクタ２０と、プロジェクタ２０から画像光を照射されるスクリーン４０と、を有する。スクリーン４０は、図２０に示すように、複数の粒子を有する粒子シート５０と、電力源３０と接続されて粒子シート５０の両側に配置される透明な第１および第２電極４１，４２と、を有する。
【０１７５】
粒子シート５０は、一対の基材５１，５２と、一対の基材５１，５２間に設けられた粒子層５５と、を有する。粒子層５５は、多数の粒子６０と、粒子６０を保持する保持部５６と、を有する。保持部５６は、粒子６０を動作可能に保持している。粒子６０は、プロジェクタ２０から投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拡散反射させる機能を有する。
【０１７６】
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が観察者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に面接触しており、第１部分６１とは比誘電率が異なっている。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。
【０１７７】
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に入射された光を散乱または反射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、反射や屈折等によって、光の進路方向を変化させる作用を行う。このような拡散成分６３ｃの光拡散機能（光散乱機能）は、例えば、粒子６０の主部６３ｃ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６３ｃを構成することにより、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から拡散成分６３ｃを構成することにより、付与され得る。第３部分６３の母材とは異なる屈折率を有する拡散成分６３ｃ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。
【０１７８】
粒子６０は、典型的には球形であり、その中心付近を通過する薄い層が第３部分６３であり、第３部分６３の両面（第１面６３ａと第２面６３ｂ）側に第１部分６１と第２部分６２が面接触している。なお、粒子６０の形状は、理想的な球体であるとは限らない。よって、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。
【０１７９】
粒子６０の第３部分６３の第１面６３ａと第２面６３ｂとの間の厚さは、第１部分６１の第１面６３ａの法線方向における最大厚さよりも薄い。第３部分６３の第１面６３ａと第２面６３ｂとの間の厚さは、第３部分６３の第２面６３ｂの法線方向における最大厚さよりも薄い。第１面６３ａと第２面６３ｂは、例えば円形または楕円形であり、第３部分６３は、例えば円板、楕円板、円筒体、または楕円筒体の形状である。
【０１８０】
第１および第２電極４１，４２に電圧を印加していない初期状態では、第３部分６３の面方向は、粒子層５５の面方向に略平行に配置されている。なお、初期状態で、第３部分６３の面方向を粒子層５５の面方向に略平行に配置するには、例えば、粒子６０の第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３の比重を調整することで、実現可能である。あるいは、初期状態のときに第１および第２電極４１，４２に所定の初期電圧を印加して、粒子層５５内の各粒子６０の第３部分６３の面方向が粒子層５５の面方向に略平行になるようにしてもよい。
【０１８１】
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。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の間に位置する粒子シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置や向きをとるよう、キャビティ５６ａ内で動作する。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３部分６３の面方向の角度が変化する。第３部分６３は、第１部分６１に入射された光を散乱または反射させる機能を有するため、第３部分６３の角度が変化することで、スクリーン４０の拡散特性を変化させることができる。
【０１８２】
粒子６０の回転角度は、１８０度未満の角度に留めるのが望ましい。すなわち、粒子６０の回転角度は、粒子６０の初期姿勢を基準位置として、±９０度未満に回転させるのが望ましい。これにより、粒子６０の初期姿勢時に第１部分６１が観察者に対向していれば、粒子６０を回転させても、第１部分６１の少なくとも一部が観察者に対向することになり、プロジェクタからスクリーン４０に入射された光の大半が第１部分６１を通って第３部分６３に導かれて散乱または反射させることができ、スクリーン４０の投射光強度を高く維持できる。
【０１８３】
比誘電率が異なる第１部分６１、第３部分６３および第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）、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。ＪＰ２００４−１９７０８３Ａで提案されているように、比誘電率が互いに異なる第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３は、帯電特性の互いに異なる材料を用いて形成することができる。また、第３部分６３は、散乱材料または光反射フレークなどを用いて形成することができる。光反射フレームは、例えば、反射材料を細かく粉砕したフレークを第３部分６３の母材に混ぜたものである。
【０１８４】
マイクロチャンネル製造方法では、連続相と粒子化相とが互いに油性／水性（Ｏ／Ｗ型）又は水性／油性（Ｗ／Ｏ型）の関係にあるものを用い、連続相が移送される第１マイクロチャンネルから、第２マイクロチャンネルに流れる流動媒体の粒子化相内に、第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３に対応する材料を含む連続相を、順次吐出することにより、三相ポリマー粒子６０で、かつ、電荷的に（±）の極性を有する双極性粒子６０を製造することができる。
【０１８５】
マイクロチャンネル製造方法で粒子６０を製造する場合、連続相をなす三種の重合性樹脂成分の合流時における速度や合流方向等、並びに、連続相の粒子化相への吐出時における速度や吐出方向等を調整することにより、得られる粒子６０の外形や、粒子６０における第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３の界面の形状等を、調整することができる。なお、図２１〜図２３に示された粒子６０の例において、第１部分６１の体積比率と、第２部分６２の体積比率は、同一となっている。また、図２１〜図２３に示された粒子６０の例において、第１部分６１と第３部分６３とが面接触する第１面６３ａと、第３部分６３と第２部分６２とが面接触する第２面６３ｂとは、円形または楕円形に形成されている。そして、図２１〜図２３に示された粒子６０は、球形状となっている。すなわち、図２１〜図２３に示された粒子６０において、第１部分６１及び第２部分６２は、それぞれ、半球状であり、第３部分６３は円板状となっているが、上述したように、第３部分６３は若干の厚みを持っていてもよいし、粒子６０の形状は理想的な球形でなくてもよい。
【０１８６】
粒子６０の第１部分６１と第２部分６２は透明であるため、第３部分６３の色が粒子６０の色として視認されることになる。粒子６０の第３部分６３の色は、顔料や染料等の色材により、調整され得る。顔料や染料は、種々の公知の顔料や染料等を用いることができる。一例として、ＪＰ２００５−９９１５８Ａ及びＪＰ２７８０７２３Ｂで開示された顔料や、ＪＰ５４６３９１１Ｂで開示された顔料または染料を用いることができる。
【０１８７】
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。
【０１８８】
スクリーン４０上に投射された光は、第１カバー層４６及び第１電極４１を透過して、粒子シート５０に到達する。この光は、粒子シート５０の粒子６０の第３部分６３で拡散反射し、スクリーン４０の観察者側となる種々の方向へ向けて射出される。したがって、スクリーン４０の観察者側となる各位置において、スクリーン４０上の各位置からの反射光を観察することができる。この結果、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。
【０１８９】
また、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。
【０１９０】
本実施形態における表示装置１０のスクリーン４０は、粒子６０を回転させることで、拡散特性を経時的に変化させるようになっている。より詳細には、本実施形態では、入射光の方向に対する粒子６０の第３部分６３の傾斜角度を経時的に変化させる。これにより、スクリーン４０での拡散特性が経時的に変化し、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。そして、拡散特性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。
【０１９１】
図示されたスクリーン４０は、一対の第１および第２電極４１，４２を有する。一対の第１および第２電極４１，４２間に電圧が印加されると、一対の第１および第２電極４１，４２間に位置する粒子シート５０に電場が形成される。粒子シート５０の粒子層５５には、比誘電率の異なる第１部分６１および第２部分６２を有する粒子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、例えば反射機能や拡散機能を有する粒子６０が動作すると、図２１〜図２３に示すように、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。
【０１９２】
なお、粒子６０の第１部分６１と第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。
【０１９３】
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、粒子シート５０内に生成される電場のベクトルを反転させるよう、一対の第１および第２電極４１，４２間に交流電圧を印加する。例えば、図７に示された例では、電力源３０からスクリーン４０の一対の第１および第２電極４１，４２に、Ｘ〔Ｖ〕の電圧と−Ｙ〔Ｖ〕の電圧とが繰り返し印加される。このような反転電場の印加にともない、粒子６０は、一例として、図２２の状態を中心として、図２３の状態と図２１の状態との間で繰り返し動作することができる。なお、第１および第２電極４１，４２に印加される電圧は、図７に示したものに限定されず、例えば交流電圧などでもよい。
【０１９４】
上述したように、粒子６０は、保持部５６に形成されたキャビティ５６ａ内に収容されている。そして、図２１〜図２３に示された例において、粒子６０は、略球状の外形を有する。また、粒子６０を収容するキャビティ５６ａは、略球状の内形を有する。したがって、粒子６０は、その中心を通る回転軸線を中心として、図２１〜図２３の矢印線の向きに回転振動することができる。また、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。
【０１９５】
このように、第５の実施形態では、スクリーン４０内の粒子層５５における粒子６０を、第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３の３層構造としている。第１部分６１と第２部分６２は、透明でかつ比誘電率が互いに異なっている。第３部分６３は、第１部分６１と第２部分６２との間に配置されて、光の散乱または反射機能を持っている。第１部分６１と第２部分６２は透明であることから、第３部分６３の色によって粒子６０の色が決定され、粒子６０が回転または並進移動を行っても、粒子６０の色は変化せず、スクリーン４０の色も変わらない。第３部分６３は、光の散乱または反射機能を持っているため、粒子６０の第１部分６１に入射された光を第３部分６３で散乱または反射させることができる。
【０１９６】
このような粒子６０を含む粒子層５５の両側に第１および第２電極４１，４２を配置して、第１および第２電極４１，４２間に交流電圧を印加すると、入射光の方向に対する第３部分６３の面方向の傾斜角度を経時的に変化させることができる。第３部分６３は、光の散乱または反射特性を有するため、第３部分６３に入射された光の散乱または反射角度が経時的に変化し、スペックルが視認されにくくなる。
【０１９７】
さらに、本実施形態によれば、スクリーン４０に光が照射されている間、粒子層５５において、粒子６０を繰り返し回転させることができる。すなわち、粒子６０は、ごくわずかなスペースで、拡散特性を有効に変化させ得るよう、動作することができる。したがって、粒子６０を繰り返し回転させることによれば、粒子層５５及びスクリーン４０の薄型化を実現しながら、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。また、粒子６０を繰り返し回転させる場合には、その角度範囲を、図２１〜図２３に示すように、１８０°未満とすることが好ましい。この場合、第１部分６１を第３部分６３主として、観察者側に配置することができる。すなわち、スクリーン４０に光が照射されている間、スクリーン４０の法線方向ｎｄに沿って観察者側から第１部分６１第３部分６３を覆うようにすることができ、第１部分６１を通過した光を第３部分６３に導いて、第３部分６３にて散乱または反射させることが可能となる。
【０１９８】
（第６の実施形態）
第５の実施形態では、反射型のスクリーン４０の例を説明したが、第６の実施形態は、透過型のスクリーン４０に適用する例を示している。
【０１９９】
図２４は第６の実施形態によるスクリーン４０の縦断面図である。第６の実施形態によるスクリーン４０は透過型である。図２４のスクリーン４０は、図２０のスクリーン４０と比べて、粒子層５５内の粒子６０の向きが異なっている。第６の実施形態による粒子６０は、第５の実施形態と同様に、第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３の３層構造であり、各部分の材料も同じである。
【０２００】
図２４の粒子６０は、図２０の粒子６０を９０度反転させた姿勢を基準姿勢としており、この基準姿勢から双方向に９０度ずつ回転可能としている。図２４の粒子６０を回転させるには、粒子層５５の内部に、図２０とは９０度異なる方向に電場をかける必要がある。そこで、本実施形態では、観察者とは反対側のみに第１電極４１と第２電極４２を交互にストライプ状に配置し、これら電極４１，４２にて粒子層５５の面方向への電場、すなわち図２０とは９０度異なる方向の電場を形成している。より具体的には、本実施形態では、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、粒子層５５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。
【０２０１】
図２４のスクリーン４０は、第１電極４１および第２電極４２に電圧を印加していない初期状態で、粒子層５５内の粒子６０の第３部分６３の面方向が粒子層５５の法線方向に略平行に配置されている。第３部分６３は、非常に薄いため、スクリーン４０に入射された光の大半は、各粒子６０の第１部分６１と第２部分６２を透過する。よって、プロジェクタからの光が入射されるスクリーン４０の面とは反対の面側に対向して位置する観察者は、プロジェクタからの投影光を視認することができる。
【０２０２】
なお、第１電極４１および第２電極４２に電圧を印加していない初期状態で、各粒子６０の第３部分６３の面方向を粒子層５５の法線方向に平行に配置させるには、例えば、粒子６０内の第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３の比重を調整することが考えられる。あるいは、第１電極および第２電極間に所定の初期電圧を印加して、各粒子６０の第３部分６３の面方向を粒子層５５の法線方向に揃えてもよい。
【０２０３】
第１電極４１および第２電極４２に交流電圧を印加すると、粒子６０が回転し、入射光の方向に対する第３部分６３の傾斜角度が経時的に変化する。よって、第３部分６３にて散乱または反射される光の方向も経時的に変化し、スペックルが視認されにくくなる。
【０２０４】
このように、第６の実施形態では、第５の実施形態とは９０度異なる方向に粒子６０を回転させた状態を粒子６０の基準姿勢とすることで、透過型のスクリーン４０を実現することができる。また、各粒子６０を基準姿勢から１８０度未満の範囲内で回転させることで、スクリーン４０上のスペックルを目立たせなくすることができる。
【０２０５】
（第７の実施形態）
第１乃至第６の実施形態では、反射型または透過型のスクリーン４０に適用する例を示したが、第７の実施形態は、窓や採光フィルムなどの光制御シートに適用するものである。
【０２０６】
図２５は第７の実施形態による光制御シート７５の縦断面図である。図２５の光制御シート７５は、採光効率を向上させる採光シートとして用いることが可能なものである。
【０２０７】
図２５の光制御シート７５は、光制御層７１と、光制御層７１の一方の面に配置される接着層７２と、光制御層７１の他方の面に配置される保護フィルム７３とを備えている。
図１の光制御シート７５は、接着層７２を介して窓等の採光具７４に積層することが可能である。あるいは、本実施形態による光制御シート７５は、窓等の採光具７４の内部に一体的に形成されていてもよい。
【０２０８】
接着層７２を露出したままにすると、意図せぬものに光制御シート７５が接着してしまうため、光制御シート７５を窓等の採光具７４に接着する前は、接着層７２の上に不図示の剥離フィルムをつけてもよい。剥離フィルムは、光制御シート７５を採光具７４に接着する前に剥離される。また、保護フィルム７３は、光制御シート７５を採光具７４に接着した後に剥離される。以下では、剥離フィルムと保護フィルム７３のそれぞれを単に「層」と呼ぶこともある。
【０２０９】
接着層７２の組成物は、例えば、熱可塑性樹脂であるポリビニルアセタール樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレンアクリル共重合体樹脂、ポリウレタン樹脂及びポリビニルアルコール樹脂等から一種若しくは複数を、可塑剤、酸化防止剤及び紫外線遮蔽剤といった添加剤と共に混合し用いたり、アクリル系樹脂の粘着材と、架橋剤と、希釈剤とを混合して形成されたりする。
【０２１０】
光制御層７１は、一対の基材層５１，５２と、これら基材層の間に設けられる粒子層５５と、一方の基材層５２側に配置される第１および第２電極４１，４２とを有する。粒子層５５の構造は、図２０と同様であり、複数の粒子６０が含まれている。各粒子６０は、図２０や図２４と同様に、第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３を有する。第１部分６１と第２部分６２が透明で、第３部分６３が光の散乱または反射機能を有することも図２０や図２４と同様である。
【０２１１】
第１および第２電極４１，４２は、第６の実施形態と同様に、交互にストライプ状に配置されており、隣接する第１および第２電極４１，４２間に所定の電圧を印加することで、対応する第１および第２電極４１，４２間に粒子層５５の面方向への電場を形成できる。
【０２１２】
なお、第７の実施形態は、レーザ光を照射するわけではなく、スペックルを目立たせなくする必要はないため、第１および第２電極４１，４２間に印加する電圧は直流電圧で構わない。
【０２１３】
第３部分６３の面方向は、光制御層７１の積層方向に対して傾斜した方向に配置されている。これにより、光制御層７１の採光具７４側に配置された面から入射された光が第３部分６３に入射されると、その光を斜め上方に跳ね上げることができる。よって、図２５の光制御シート７５を、鉛直方向に延びる窓に張り付けた場合は、窓から入射された外光を屋内の天井方向に跳ね上げることができ、自然光を利用して屋内の天井方向を明るく照明できる。
【０２１４】
粒子層５５内の各粒子６０の第３部分６３の面方向を、図２５に示すように、光制御層７１の積層方向に対して斜めに配置するには、隣接する第１および第２電極４１，４２間に所定の初期電圧を与えることが考えられる。なお、粒子６０内の第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３の比重を調整することで、電圧を印加しなくても、第３部分６３の面方向を光制御層７１の積層方向に対して斜めに配置できる場合は、電極を省略してもよい。このように、本実施形態では、電極は必ずしも必須の構成部材ではない。
【０２１５】
ただし、季節や時間帯により、各粒子６０の第３部分６３の傾斜角度を調整したい場合には、第１および第２電極４１，４２は必須である。太陽光の入射角度に応じて、第１および第２電極４１，４２に印加する電圧を調整することで、屋内の防眩性、採光性およびプライバシ性の少なくとも一つの機能を果たすことができる。
【０２１６】
このように、第７の実施形態では、第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３を有する粒子６０を含む粒子層５５を光制御シート７５に組み込むため、採光性、防眩性およびプライバシ性の少なくとも一つに優れた光制御シート７５を実現できる。
【０２１７】
なお、上述した第５乃至第７の実施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、上述した実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施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。
【０２１８】
上述した例では、粒子６０内の第１部分６１と第２部分６２の体積をほぼ同じにし、第３部分６３を粒子６０のほぼ中央付近に配置しているが、第１部分６１と第２部分６２の体積が異なっていてもよい。図２６は第１部分６１が第２部分６２よりも体積が大きく、第３部分６３が粒子６０の中央からずれて設けられている。また、図２６とは逆に、第１部分６１の体積を第２部分６２の体積よりも小さくしてもよい。
【０２１９】
上述したマイクロチャンネル製造方法にて粒子６０を形成すると、各粒子６０ごとに第１部分６１と第３部分６３との体積が必ずしも同一にならず、図２０の粒子６０と図２６の粒子６０とが混在することもあり得るが、そのような場合でも、第１電極および第２電極に印加する交流電圧により、粒子６０は同様に回転するため、実用上は特に問題はない。
【０２２０】
本実施形態では、第１部分６１は、第２部分６２よりも観察者側に配置することを前提としている。よって、第１部分６１はできるだけプロジェクタからの光を損失なく取り込んで第３部分６３に導くのが望ましい。これに対して、第２部分６２には光吸収機能を持たせてもよい。第２部分６２の光吸収機能は、一例として、第２部分６２が光吸収性の色材、具体的にはカーボンブラックやチタンブラック等の顔料を含むことにより、発現され得る。第２部分６２に光吸収機能を持たせると、粒子６０プロジェクタ２０からの画像光Ｌａとは異なる方向から入射する光Ｌｃを、第２部分６２によって吸収することができる。第３部分６３によって吸収される光は、例えば、表示装置１０が設置された場所に存在する照明装置９０（図１参照）からの環境光とすることができる。スクリーン４０に入射する画像光Ｌａ以外の光Ｌｃを選択して吸収することにより、表示画像の明るさを損なうことなく、表示画像のコントラストを効率的に改善することができる。
【０２２１】
（第８の実施形態）
第８の実施形態による表示装置１０は、透過型スクリーン４０を備えている。表示装置１０の全体構成は例えば図１９と同様である。また、透過型スクリーン４０の縦断面図は、例えば図２と同様である。図２７〜図２９は、透過型スクリーンの動作を説明するための図である。電力源３０から透過型スクリーン４０へ印加される電圧波形は、例えば図７のようなグラフで表される。
【０２２２】
本実施形態による透過型表示装置１０は、プロジェクタ２０と、プロジェクタ２０から画像光を照射される透過型スクリーン４０と、を有している。透過型スクリーン４０は、後述するように、入射光に対して及ぼす拡散特性を経時的に変化させることができ、これにより、スペックルを目立たなくすることができる。このような透過型スクリーン４０の機能に関連し、透過型表示装置１０は、電力源３０及び制御装置３５をさらに有している。電力源３０は、透過型スクリーン４０に対して電圧を印加する。制御装置３５は、電力源３０からの印加電圧を調整して、透過型スクリーン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、汎用コンピューターとすることができる。
【０２２３】
例えば図３に示すように、プロジェクタ２０は、透過型スクリーン４０上の全域を走査するよう、コヒーレント光を投射する。走査は、高速で実施される。プロジェクタ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、透過型スクリーン４０上の画像が形成されるべき位置のみにコヒーレント光を投射する。この結果、透過型スクリーン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。
【０２２４】
本実施形態による透過型スクリーン４０は、複数の粒子を有した粒子シート５０と、電力源３０と接続された電極４１，４２と、を有している。粒子シート５０は、一対の基材５１，５２と、一対の基材５１，５２間に設けられた粒子層５５と、を有している。粒子層５５は、多数の粒子６０と、粒子６０を保持する保持部５６と、を有している。粒子６０は、プロジェクタ２０から投射される画像光の進行方向を変化させる機能を有している。図示された例において、粒子６０は、画像光を拡散させる、とりわけ拡散透過させる機能を有している。
【０２２５】
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の間に位置する粒子シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置や向きをとるよう、キャビティ５６ａ内で動作する。この透過型スクリーン４０は、光拡散機能を有した粒子６０の動作にともなって、その拡散特性を変化させる。第１部分６１及び第２部分６２は、透明となっている。第１部分６１及び第２部分６２は、上述した第１電極４１等と同様の可視光透過率を有することが好ましい。
【０２２６】
マイクロチャンネル製造方法で粒子６０を製造する場合、連続相をなす二種の重合性樹脂成分の合流時における速度や合流方向等、並びに、連続相の粒子相への吐出時における速度や吐出方向等を調整することにより、得られる粒子６０の外径状や、粒子６０における第１部分６１及び第２部分６２の界面の形状等を、調整することができる。なお、図２７〜図２９に示された粒子６０の例において、第１部分６１の体積比率と、第２部分６２の体積比率は、同一となっている。また、図２７〜図２９に示された粒子６０の例において、第１部分６１及び第２部分６２の界面は、平面状に形成されている。そして、図２７〜図２９に示された粒子６０は、球形状となっている。すなわち、図２７〜図２９に示された粒子６０において、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。
【０２２７】
また、連続相をなす二種の重合性樹脂成分が、拡散成分を含む場合、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２に内部拡散機能を付与することができる。図２７〜図２９に示された例において、粒子６０の第１部分６１は、第１主部６６ａ及び第１主部６６ａ内に分散した複数の第１拡散成分（拡散粒子）６６ｂを有している。同様に、第２部分６２は、第２主部６７ａ及び第２主部６７ａ内に分散した複数の第２拡散成分（拡散粒子）６７ｂを有している。すなわち、図２７〜図２９に示された球状粒子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、反射や屈折等によって、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、あるいは、光に対して反射作用を及ぼし得る材料から拡散成分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。粒子６０に入射した光の透過率が、粒子６０に入射した光の反射率よりも高くなるよう、粒子６０内に添加される拡散成分６６ｂ，６７ｂの量が調整されていることが好ましい。
【０２２８】
なお、粒子層５５、粒子シート５０及び透過型スクリーン４０は、一例として次のようにして作製することができる。
【０２２９】
粒子層５５は、ＪＰ１−２８２５９Ａに開示された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。
【０２３０】
次に、ＪＰ２０１１−１１２７９２Ａに開示された製造方法により、粒子層５５を用いて透過型スクリーン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カバー層４６及び第２カバー層４７を積層し、フレネルレンズ層７０を積層することで、透過型スクリーン４０が得られる。
【０２３１】
次に、この透過型表示装置１０を用いて画像を表示する際の作用について説明する。
【０２３２】
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、透過型スクリーン４０に照射される。図３に示すように、図示しない走査装置は、透過型スクリーン４０の照射側面４０ａ上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、透過型スクリーン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、観察者は、時間を隔てて照射される透過型スクリーン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。
【０２３３】
透過型スクリーン４０上に投射された光は、フレネルレンズ層７０によって略平行光に偏向された後、第１カバー層４６及び第１電極４１を透過して、粒子シート５０に到達する。この光は、粒子シート５０の粒子６０で拡散されると共に粒子６０を透過し、透過型スクリーン４０の観察者側となる種々の方向へ向けて射出する。したがって、透過型スクリーン４０の観察者側となる各位置において、透過型スクリーン４０上の各位置からの透過光を観察することができる。この結果、透過型スクリーン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。
【０２３４】
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、透過型スクリーン４０上にカラー画像を表示することが可能となる。
【０２３５】
ところで、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、ラスタースキャンによってスクリーンにコヒーレント光を照射する場合、スクリーン上の各位置には一定の入射方向からコヒーレント光が入射する。したがって、ラスタースキャンを採用した場合、スクリーンの各点に発生するスペックル波面はスクリーンが揺動しない限り不動となり、スペックルパターンが画像と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。
【０２３６】
一方、本実施形態における透過型表示装置１０の透過型スクリーン４０は、拡散特性を経時的に変化させるようになっている。透過型スクリーン４０での拡散特性が変化すれば、透過型スクリーン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、拡散特性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。
【０２３７】
図示された透過型スクリーン４０は、一対の電極４１，４２を有している。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間に位置する粒子シート５０に電場が形成される。粒子シート５０の粒子層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、図２７〜図２９に示すように、透過型スクリーン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２７〜図２９において、符号「Ｌａ」は、プロジェクタ２０から透過型スクリーン４０へ照射された画像光であり、符号「Ｌｂ」は、透過型スクリーン４０で拡散された画像光である。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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、粒子シート５０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７に示された例では、電力源３０から透過型スクリーン４０の一対の電極４１，４２に、Ｘ〔Ｖ〕の電圧と−Ｙ〔Ｖ〕の電圧とが繰り返し印加される。このような反転電場の印加にともない、粒子６０は、一例として、図２８の状態を中心として、図２９の状態と図２７の状態との間で繰り返し動作することができる。なお、第１および第２電極４１，４２に印加される電圧は、図７に示したものに限定されず、例えば交流電圧などでもよい。
【０２４０】
なお、粒子６０は、保持部５６に形成されたキャビティ５６ａ内に収容されている。そして、図２７〜図２９に示された例において、粒子６０は、略球状の外形を有している。
また、粒子６０を収容するキャビティ５６ａは、略球状の内形を有している。したがって、粒子６０は、図２７〜図２９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。
【０２４１】
以上に説明した本実施形態において、透過型スクリーン４０は、比誘電率の異なる透明な第１部分６１及び透明な第２部分６２と、第１部分６１及び第２部分６２に分散された複数の拡散成分６６ｂ，６７ｂと、を含んだ複数の粒子６０を有した粒子層５５と、電圧を印加されることによって粒子層５５の粒子６０を駆動するための電場を形成する電極４１，４２と、を有している。この透過型スクリーン４０において、第１電極４１及び第２電極４２の間に電圧を印加すると、粒子層５５に電場が形成される。このとき、粒子６０は、形成された電場に応じて動作する。そして、光の進行方向を変化させる機能、例えば拡散機能を有した粒子６０が動作すると、透過型スクリーン４０の拡散特性が経時的に変化することになる。したがって、透過型スクリーン４０に光が照射されている間、粒子層５５に電場を形成して、粒子６０を動作させることにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。このような透過型スクリーン４０は、例えば上述の製造方法を用いて比較的に容易に製造することができる。加えて、この透過型スクリーン４０は、大型スクリーンにも好適であり、且つ、耐久性及び動作の安定性に優れ、さらに、制御も容易である。
【０２４２】
また、本実施形態によれば、比誘電率の異なる第１部分６１及び第２部分６２は、透明に形成されている。したがって、粒子６０の向き、姿勢、位置が変化したとしても、透過型スクリーン４０の色は変化しない。これにより、画像を表示する際に、透過型スクリーン４０の色味が変化したように感知されることはない。この結果、透過型スクリーン４０の色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することもできる。なお、電場内で動作可能であり且つ透明な粒子６０は、第１部分６１及び第２部分６２を、同一種の合成樹脂材料から形成し、且つ、第１部分６１及び第２部分６２の一方に帯電性を付与する添加剤を混入することにより、製造され得る。したがって、この有用な透過型スクリーン４０用粒子６０は、容易に製造され得る。
【０２４３】
さらに、本実施形態によれば、透過型スクリーン４０に光が照射されている間、粒子層５５において、粒子６０を繰り返し回転させることができる。すなわち、粒子６０は、ごくわずかなスペースで、拡散特性を有効に変化させ得るよう、動作することができる。したがって、粒子６０を繰り返し回転させることによれば、粒子層５５及び透過型スクリーン４０の薄型化を実現しながら、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。
【０２４４】
上述の実施形態で説明したように、一対の電極４１，４２への印加電圧を変化させることで、粒子６０を動作させることができる。そして、印加電圧の変化範囲、および、印加電圧の中心電圧等を調整することにより、粒子６０の動作範囲や、当該動作範囲内の中心位置での粒子６０の姿勢を制御することができる。
【０２４５】
なお、上述した実施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、上述した実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施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。
【０２４６】
粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２は、体積比率において、異なるようにしてもよい。すなわち、粒子６０に占める第１部分６１の体積比率が、粒子６０に占める第２部分６２の体積比率と、異なるようにしてもよい。
【０２４７】
（第９の実施形態）
図３０〜図３３は、本開示の第９の実施形態を説明するための図である。図３０は本実施形態による表示装置を示す図であり、図３１は、スクリーンへの画像光の照射方法を説明するための図である。
【０２４８】
図３０〜図３１に示すように、表示装置１０は、プロジェクタ２０と、太陽電池付きスクリーン（光電変換パネル付きスクリーン）７０と、を備えている。太陽電池付きスクリーン７０は、プロジェクタ２０から表示側面４０ａに画像光を照射されて画像を表示するスクリーン４０と、太陽電池パネル（光電変換パネル）８０と、を有している。スクリーン４０は、後述するように、入射光に対して及ぼす拡散特性を経時的に変化させることができ、これにより、スペックルを目立たなくすることができる。太陽電池パネル８０は、スクリーン４０の表示側面４０ａとは反対側に配置され、スクリーン４０を透過した光が照射される。このようなスクリーン４０及び太陽電池パネル８０の機能に関連し、太陽電池付きスクリーン７０は、電源装置３０及び制御装置３５をさらに有している。電源装置３０は、太陽電池パネル８０で発電された電力に基づいて印加電圧を生成し、当該印加電圧をスクリーン４０に対して印加する。電源装置３０は、例えば、太陽電池パネル８０で発電された電力を交流の印加電圧に変換するＤＣ−ＡＣ変換器とすることができる。制御装置３５は、印加電圧を制御して、スクリーン４０の状態を制御する。
【０２４９】
本実施形態によるスクリーン４０は、複数の粒子を有した粒子シート５０と、電源装置３０と接続された電極４１，４２と、を有している。粒子シート５０の一方の主面上に、第１電極４１が面状に広がっており、粒子シート５０の他方の主面上に、第２電極４２が面状に広がっている。また、図示されたスクリーン４０は、第１電極４１を覆ってスクリーン４０の一方の最表面を形成する第１カバー層４６と、第２電極４２を覆ってスクリーン４０の他方の最表面を形成する第２カバー層４７と、を有している。
【０２５０】
図示された例において、スクリーン４０は、反射型のスクリーンを構成している。プロジェクタ２０は、第１カバー層４６によって形成される表示側面４０ａに、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及び第１電極４１を透過し、その後、粒子シート５０において拡散反射する。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観察者は、画像を観察することが可能となる。
【０２５１】
粒子シート５０は、一対の基材５１，５２と、一対の基材５１，５２間に設けられた粒子層５５と、を有している。粒子層５５は、多数の粒子６０と、粒子６０を保持する保持部５６と、を有している。粒子６０は、例えば図４〜図６に示すように、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の間に位置する粒子シート５０に電場が発生すると、粒子６０は、電場に対して安定した姿勢、すなわち電場に対して安定した位置や向きをとるよう、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、その拡散特性を変化させる。
【０２５２】
次に、太陽電池パネル８０について説明する。太陽電池パネル８０は、受光面８０ａで受光した光を電気エネルギーに変換する発電装置である。太陽電池パネル８０の受光面８０ａの面積は、スクリーン４０の入射側面４０ａの面積と略等しくてもよい。また、太陽電池パネル８０は、スクリーン４０を透過した光の大部分が受光面８０ａに入射する位置に設けられていることが好ましい。これらにより、発電効率を高めることができる。太陽電池パネル８０は、種々の形態のものを使用することができる。例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなる平板状のシリコン基板を含むシリコン系太陽電池、色素増感型太陽電池、薄膜太陽電池、カルコパイライト系太陽電池等を、太陽電池パネル８０として用いることができる。太陽電池パネル８０の変換効率は、プロジェクタ２０からの光の波長帯において最大になっていることが好ましい。
【０２５３】
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。本実施形態における表示装置１０のスクリーン４０は、拡散特性を経時的に変化させるようになっている。スクリーン４０での拡散特性が変化すれば、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、拡散特性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。
【０２５４】
図示されたスクリーン４０は、一対の電極４１，４２を有している。この一対の電極４１，４２は電源装置３０に電気的に接続している。電源装置３０は、太陽電池パネル８０で発電された電力に基づいて、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間に位置する粒子シート５０に電場が形成される。粒子シート５０の粒子層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、例えば反射機能や拡散機能を有した粒子６０が動作すると、図４〜図６に示すように、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〜図６、並びに、後に言及する図１０及び図１２において、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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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、電源装置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。即ち、制御装置３５は、粒子層５５で粒子６０を動作させるよう、印加電圧を制御する。図示された例において、電源装置３０は、粒子シート５０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７に示された例では、電源装置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〕の電圧とが繰り返し印加される。このような反転電場の印加にともない、粒子６０は、一例として、図５の状態を中心として、図４の状態と図６の状態との間で繰り返し動作することができる。なお、第１および第２電極４１，４２に印加される電圧は、図７に示したものに限定されず、例えば交流電圧などでもよい。
【０２５７】
なお、粒子６０は、保持部５６に形成されたキャビティ５６ａ内に収容されている。そして、図４〜図６に示された例において、粒子６０は、略球状の外形を有している。また、粒子６０を収容するキャビティ５６ａは、略球状の内形を有している。したがって、粒子６０は、図４〜図６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。
【０２５８】
以上に説明した本実施形態において、スクリーン４０は、比誘電率の異なる第１部分６１及び第２部分６２を含む粒子６０を有した粒子層５５と、太陽電池パネル８０で発電された電力が供給されることによって粒子層５５の粒子６０を駆動するための電場を形成する電極４１，４２と、を有している。このスクリーン４０において、第１電極４１及び第２電極４２の間に電圧を印加すると、粒子層５５に電場が形成される。このとき、粒子６０は、形成された電場に応じて動作する。そして、光の進行方向を変化させる機能、例えば反射機能や拡散機能を有した粒子６０が動作すると、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。したがって、スクリーン４０に光が照射されている間、粒子層５５に電場を形成して、粒子６０を動作させることにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。このようなスクリーン４０は、例えば上述の製造方法を用いて比較的に容易に製造することができる。加えて、このスクリーン４０は、大型スクリーンにも好適であり、且つ、耐久性及び動作の安定性に優れ、さらに、制御も容易である。
【０２５９】
また、本実施形態によれば、太陽電池付きスクリーン７０は太陽電池パネル８０を備えているため、粒子層５５の粒子６０を駆動するための別途の電源（商用電源等）を確保することや、当該別途の電源からスクリーン４０へ電力供給するための配線を設置することを省略することができる。また、プロジェクタ２０からの光を用いて発電するようにしているため、太陽電池パネル８０に対して別途の発電用の照明光などを照射する必要もない。このような太陽電池付きスクリーン７０は、設置場所の選択の自由度が極めて高く、様々な用途で利用可能である。即ち、電源を確保することや配線を設置することが困難な場所、及び、発電用の照明光を確保することが困難な場所にも太陽電池付きスクリーン７０を設置することができる。
【０２６０】
また、本実施形態によれば、比誘電率の異なる第１部分６１及び第２部分６２を含んだ粒子６０は、単一色に形成されている。したがって、粒子６０の向き、姿勢、位置が変化したとしても、スクリーン４０は一定の色を有する。これにより、画像を表示する際に、スクリーン４０の色味が変化したように感知されることはない。この結果、スクリーン４０の色変化にともなった画質の劣化を効果的に回避することもできる。なお、電場内で動作可能であり且つ単一色を有する粒子６０は、第１部分６１及び第２部分６２を、同一種の合成樹脂材料から形成し、且つ、第１部分６１及び第２部分６２の一方に帯電性を付与する添加剤を混入することにより、製造され得る。したがって、この有用なスクリーン４０用粒子６０は、容易に製造され得る。
【０２６１】
さらに、本実施形態によれば、スクリーン４０に光が照射されている間、粒子層５５において、粒子６０を繰り返し回転させることができる。すなわち、粒子６０は、ごくわずかなスペースで、拡散特性を有効に変化させ得るよう、動作することができる。したがって、粒子６０を繰り返し回転させることによれば、粒子層５５及びスクリーン４０の薄型化を実現しながら、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。また、粒子６０を繰り返し回転させる場合には、その角度範囲を、図４〜図６に示すように、１８０°未満とすることが好ましい。この場合、第１部分６１及び第２部分６２のうちの一方が、主として、観察者側に位置するようにすることができる。すなわち、スクリーン４０に光が照射されている間、スクリーン４０の法線方向ｎｄに沿って観察者側から第１部分６１が第２部分６２の少なくとも一部分を覆うようにすることが可能となる。したがって、第１部分６１及び第２部分６２が厳密に同一色でない場合においても、粒子６０を動作させながら画像を表示している間、スクリーン４０の色味が変化することを効果的に感知されにくくすることができる。
【０２６２】
上述の実施形態で説明したように、一対の電極４１，４２への印加電圧を変化させることで、粒子６０を動作させることができる。そして、印加電圧の変化範囲、および、印加電圧の中心電圧等を調整することにより、粒子６０の動作範囲や、当該動作範囲内の中心位置での粒子６０の姿勢を制御することができる。
【０２６３】
なお、上述した実施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、上述した実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施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。
【０２６４】
プロジェクタ２０からの光は、可視光及び不可視光を含んでいてもよい。不可視光は、赤外光と紫外光の少なくとも何れかを含んでいてもよい。この場合、太陽電池パネル８０の変換効率は、この不可視光の波長帯において最大になっていてもよい。これにより、太陽電池パネル８０は、画像表示に用いられる可視光に加え、不可視光によっても発電できるため、発電電力を大きくすることができる。また、太陽電池パネル８０の選択の幅を広げることができる。
【０２６５】
また、太陽電池パネル８０を配置する位置は、上述した例に限られず、プロジェクタ２０の位置から見てスクリーン４０に重ならない位置であってもよい。即ち、例えば、図３２，図３３に示すように、太陽電池パネル８０は、スクリーン４０の面方向にスクリーン４０に並んで配置され、プロジェクタ２０から直接的に光が照射されてもよい。太陽電池パネル８０が配置される具体的な位置や、太陽電池パネル８０の形状は、特に限定されず、観察者から見てスクリーン４０の上方、下方又は側方等に配置されてもよく、上方及び側方等にＬ字型に配置されてもよく、スクリーン４０の表示側面４０ａを取り囲むように配置されてもよい。また、太陽電池パネル８０の受光面８０ａの面積は、特に限定されないが、前述のように比較的小さい電力を発電できればよいため、スクリーン４０の表示側面４０ａの面積より小さいことが好ましい。
【０２６６】
図３２に示すように、プロジェクタ２０は、レーザー光によって形成された第１の光をスクリーン４０に照射すると同時に、第１の光の波長帯と異なる波長帯の第２の光を太陽電池パネル８０に照射してもよい。第１の光は、可視光を含む。第２の光は、可視光と不可視光の少なくとも何れかを含む。つまり、プロジェクタ２０は、第１の光を射出する光源と、第２の光を射出する光源と、を含み、第１の光でスクリーン４０上の全域を繰り返し走査すると同時に、第２の光で太陽電池パネル８０上の全域を繰り返し走査してもよい。ラスタースキャン方式のプロジェクタ２０は、第２の光で太陽電池パネル８０上の全域を正確に走査することができると共に、第２の光のロスも少ない。このような構成により、第１の光がスクリーン４０の表示側面４０ａ上を走査している間、太陽電池パネル８０はスクリーン４０に電力を供給し続けることができる。太陽電池パネル８０の変換効率は、照射される第２の光の波長帯において最大になっていることが好ましい。これにより、効率的に発電することができる。
【０２６７】
なお、プロジェクタ２０は、第２の光を走査させず、太陽電池パネル８０上の所定の領域を第２の光で照射し続けてもよい。これにより、プロジェクタ２０の構成を簡略化できる。また、第２の光は、レーザー光によって形成されていてもよく、レーザー光によって形成されていなくてもよい。
【０２６８】
また、図３３に示すように、プロジェクタ２０は、レーザー光によって形成された光を、スクリーン４０及び太陽電池パネル８０に交互に照射してもよい。具体的には、プロジェクタ２０は、スクリーン４０上の全域を走査した後、太陽電池パネル８０上の全域を走査する動作を繰り返すよう、コヒーレント光を投射する。この場合、電源装置３０は、太陽電池パネル８０により発電された電力を蓄電する蓄電機能を備えている。これにより、スクリーン４０上が走査されている間は、太陽電池パネル８０が発電していなくても、電源装置３０は、以前の発電時に蓄電された電力を電極４１，４２に供給できる。なお、コヒーレント光は、可視光のみを含んでいてもよく、可視光及び不可視光を含んでいてもよい。また、走査方向は、図示した例に限らず、例えば、図３３の走査方向に交差する方向であってもよい。
【０２６９】
これらの図３２，図３３の例の場合、第２電極４２は、透明でなくてもよい。したがって、第２電極４２は、例えば、アルミニウムや銅等の金属薄膜によって形成され得る。金属膜からなる第２電極４２は、反射型のスクリーン４０において、画像光を反射する反射層としても機能することができる。
【０２７０】
また、上述した実施形態において、スクリーン４０が反射型スクリーンとして構成される例を示したが、この例に限られず、図３２，図３３に示した太陽電池パネル８０がスクリーン４０に並んで配置されている場合には、スクリーン４０が透過型スクリーンとして構成されるようにしてもよい。透過型のスクリーン４０では、第２電極４２、第２カバー層４７及び第２基材５２は、第１電極４１、第１カバー層４６及び第１基材５１と同様に透明に構成され、上述した第１電極４１、第１カバー層４６及び第１基材５１と同様の可視光透過率を有することが好ましい。また、粒子６０に入射した光の透過率が、粒子６０に入射した光の反射率よりも高くなるよう、粒子６０内に添加される拡散成分６６ｂ，６７ｂの量が調整されていることが好ましい。
【０２７１】
上述したマイクロチャンネル製造方法にて粒子６０を形成すると、各粒子６０ごとに第１部分６１と第２部分６２との体積比が必ずしも一様にならず、体積比の異なる粒子６０が混在することもあり得るが、そのような場合でも、第１電極および第２電極に印加する交流電圧により、粒子６０は同様に回転するため、実用上は特に問題はない。
【０２７２】
さらに、上述した実施形態において、正の帯電性を有するモノマーや負の帯電性を有するモノマーを合成樹脂の重合に用いて単一色の粒子６０を作製し、この粒子６０が帯電している例を示したが、この例に限られない。溶媒５７中での帯電特性が異なる複数部分を有する粒子６０は、公知の材料を用いて、様々な方法で合成される。例えば性能の異なる材料からなる板状体を二層積層し、この積層体を所望のサイズに粉砕することによって、粒子６０を作製するようにしてもよい。帯電特性を有する材料は、例えば合成樹脂に、帯電制御剤を添加すればよい。帯電付与添加剤の例としては、静電気防止剤に用いられる、ポリアルキレングリコールを主成分とするポリマーに過塩素酸リチウムなどを複合化させたイオン導電性付与剤を採用することができる。
【０２７３】
さらに、上述した実施形態において、粒子６０が球体である例を示したが、この例に限られない。粒子６０は、回転楕円体、立方体、直方体、錐体、円筒体等の外形を有するようにしてもよい。球体以外の外形を有する粒子６０によれば、当該粒子６０を動作させることにより、当該粒子６０の内部拡散能によらず当該粒子６０の表面反射によって、スクリーン４０の拡散特性の経時変化を引き起こすことができる。
【０２７４】
さらに、粒子シート５０、粒子層５５及び粒子６０を、上述の実施形態で説明した製造方法とは異なる方法にて、製造してもよい。また、粒子６０が、保持部５６に対して動作可能に保持されれば、溶媒５７が設けられていなくても良い。
【０２７５】
さらに、上述した実施形態において、スクリーン４０の積層構造の一例を示したが、これに限られず、特定の機能を発揮することを期待されたその他の機能層をスクリーン４０に設けても良い。また、１つの機能層が２つ以上の機能を発揮するようにしてもよいし、例えば、第１カバー層４６、第２カバー層４７、第１基材５１、第２基材５２等が、この機能層として働くようにしてもよい。機能層に付与される機能として、反射防止（ＡＲ）機能、耐擦傷性を有するハードコート（ＨＣ）機能、紫外線遮蔽（反射）機能、防汚機能等を例示することができる。
【０２７６】
さらに、上述した実施形態では、プロジェクタ２０が、ラスタースキャン方式で、光をスクリーン４０に投射する例について説明したが、この例に限られない。プロジェクタ２０が、ラスタースキャン方式以外の方式、例えば、各瞬間に、スクリーン４０の全領域に画像光を投射してもよい。このようなプロジェクタ２０を用いた場合においてもスペックルが生じることになるが、上述のスクリーン２０を用いることによって、スクリーン４０での拡散波面が経時的に変化することになり、スペックルを効果的に目立たなくすることができる。さらに、背景技術の欄で説明した国際公開２０１２／０３３１７４に開示されたプロジェクタ、すなわち、スクリーンの各位置への画像光の入射角を経時的に変化させることができるプロジェクタと組み合わせて、上述したスクリーン２０を用いることも可能である。このプロジェクタによればスペックルを有効に低減することができるが、このプロジェクタと上述のスクリーンとの組み合わせによれば、さらに効果的に、スペックルを目立たなくすることができる。
【０２７７】
さらに、上述した各実施形態では、第１電極４１及び第２電極４２が面状に形成され、粒子層５５を挟むように配置される例を示したが、この例に限られない。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３４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３４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、粒子シート５０の観察者とは反対側の面上に配置されている。そして、第１電極４１をなす複数の線状電極部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３４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、粒子シート５０の粒子層５５に電場を形成することができる。
【０２７８】
なお、以上において上述した各実施形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０２７９】
ｒａ  回転軸線、１０  表示装置、２０  プロジェクタ、２１  コヒーレント光源、３０
電力源、３５  制御装置、４０  スクリーン、４０ａ  表示側面、４１  第１電極、４２  第２電極、４６  第１カバー層、４７  第２カバー層、５０  粒子シート、５１  第１基材、５２  第２基材、５５  粒子層、５６  保持部、５６ａ  キャビティ、５７  溶媒、６０  粒子、６１  第１部分、６２  第２部分、６３  第３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、７０  フレネルレンズ層、７５  光制御シート、８０  太陽電池パネル、９０  照明装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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