(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面に単位プリズムが複数配列され、前記単位プリズムの配列方向の一端側に配置される光源部から投射された映像光を入射するプリズムシートであって、
前記単位プリズムは、前記映像光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記映像光の少なくとも一部を全反射させて観察面側へ向ける全反射面とを備え、
前記単位プリズムは、
前記単位プリズムの配列方向の前記光源部側とは反対側の領域において、前記単位プリズムの前記入射面と前記全反射面とがなす頂部が、背面側に凸となる曲面によって形成され、
前記単位プリズムの配列方向の前記光源部側の領域において、前記単位プリズムの前記入射面と前記全反射面とがなす頂部が、角によって形成されていること、
を特徴とするプリズムシート。
【請求項２】
請求項１に記載のプリズムシートにおいて、
前記単位プリズムの前記全反射面がシート面となす角度は、前記単位プリズムの配列方向において、前記光源部側から離れるにつれて連続的又は段階的に小さくなるように変化していること、
を特徴とするプリズムシート。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプリズムシートにおいて、
前記曲面の曲率半径Ｒは、５〜１０μｍの範囲であること、
を特徴とするプリズムシート。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のプリズムシートにおいて、
前記曲面の曲率半径Ｒは、前記単位プリズムの配列方向において、前記光源部側から離れるにつれて連続的又は段階的に大きくなるように変化していること、
を特徴とするプリズムシート。
【請求項５】
背面側から投射された映像光を観察面側へ出射して映像を表示する透過型スクリーンであって、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のプリズムシートを備えること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項６】
請求項５に記載の透過型スクリーンと、
前記透過型スクリーンの背面側であって、前記単位プリズムの配列方向の一端側から映像光を投射する光源部と、
を備え、
前記プリズムシートは、前記単位プリズムの配列方向の前記光源部とは反対側の領域に、前記曲面が形成された前記単位プリズムが設けられ、前記光源部側の領域に、前記角が形成された前記単位プリズムが設けられていること、を特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表示装置において、
前記曲面が形成された前記単位プリズムが設けられた領域は、前記プリズムシートの前記透過型スクリーンの使用状態における画面上下方向の上側の領域であること、
を特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の表示装置において、
前記曲面が形成された前記単位プリズムは、前記プリズムシートの前記光源部から投射された映像光のスクリーン面に対する入射角度が４０°以上の領域に設けられること、
を特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の表示装置と、
前記透過型スクリーンの観察面側に筆記された情報を検出する情報検出部と、
前記光源部へ映像光のデータを出力し、前記情報検出部からの情報の入力する制御部と、
を備える表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリズムシート、透過型スクリーン、表示装置、表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光が入射する入射面と、入射面から入射した光を全反射する全反射面とを備えるプリズムを配列したプリズム層を有するプリズムシートや、プリズム層を光の入射側に設けた透過型スクリーンが知られている（例えば、特許文献１）。このようなプリズム層を用いることにより、透過型スクリーンに対して映像光を投射する投射角度を大きくすることができ、透過型スクリーンを用いた表示装置の薄型化等を実現できる。また、特許文献２に示すように、このような透過型スクリーンを用いた対話型のリアプロジェクションテレビも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０４８４号公報
【特許文献２】特開２００８−４６１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような透過型スクリーンでは、画面の輝度の均一性が高いことが好ましい。
しかし、透過型スクリーンを大画面化していくと、画面の上下方向において、上方が明るく、下方が暗いという輝度の差が生じるという問題があった。これは、透過型スクリーンの下方から投射された映像光の入射角度が、スクリーンの大画面化により、スクリーンの上方と下方とで大きく異なることに起因する。
特許文献１の透過型スクリーンは、背面投射型表示装置の大画面化・薄型化を実現するためのものであり、このような画面の上下方向における輝度の不均一性に対する対策は成されていない。また、特許文献２の透過型スクリーンにおいても、画面の上下方向における輝度の不均一性に対する具体的な対策は、成されていない。
【０００５】
本発明の課題は、輝度の均一性が高いプリズムシート、透過型スクリーン、表示装置、表示システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、背面に単位プリズムが複数配列され、前記単位プリズムの配列方向の一端側に配置される光源部（６０）から投射された映像光を入射するプリズムシート（１１，１２、２１）であって、前記単位プリズム（１１１）は、前記映像光が入射する入射面（Ａ１）と、前記入射面から入射した前記映像光の少なくとも一部を全反射させて観察面側へ向ける全反射面（Ａ２）とを備え、前記単位プリズムは、前記単位プリズムの配列方向の前記光源部側とは反対側の領域において、前記単位プリズムの前記入射面と前記全反射面とがなす頂部（ｔ１）が、背面側に凸となる曲面によって形成され、前記単位プリズムの配列方向の前記光源部側の領域において、前記単位プリズムの前記入射面と前記全反射面とがなす頂部が、角によって形成されていること、を特徴とするプリズムシート（１１，１２、２１）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載のプリズムシートにおいて、前記単位プリズムの前記全反射面（Ａ２）がシート面（Ｓ）となす角度は、前記単位プリズムの配列方向において、前記光源部側から離れるにつれて連続的又は段階的に小さくなるように変化していること、を特徴とするプリズムシートである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のプリズムシートにおいて、前記曲面の曲率半径Ｒは、５〜１０μｍの範囲であること、を特徴とするプリズムシートである。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のプリズムシートにおいて、前記曲面の曲率半径Ｒは、前記単位プリズムの配列方向において、前記光源部側から離れるにつれて連続的又は段階的に大きくなるように変化していること、
を特徴とするプリズムシートである。
請求項５の発明は、背面側から投射された映像光を観察面側へ出射して映像を表示する透過型スクリーンであって、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のプリズムシートを備えること、を特徴とする透過型スクリーンである。
請求項６の発明は、請求項５に記載の透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの背面側であって、前記単位プリズムの配列方向の一端側から映像光を投射する光源部と、を備え、前記プリズムシートは、前記単位プリズムの配列方向の前記光源部とは反対側の領域に、前記曲面が形成された前記単位プリズムが設けられ、前記光源部側の領域に、前記角が形成された前記単位プリズムが設けられていること、を特徴とする表示装置である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の表示装置において、前記曲面が形成された前記単位プリズムが設けられた領域は、前記プリズムシートの前記透過型スクリーンの使用状態における画面上下方向の上側の領域であること、を特徴とする表示装置である。
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７に記載の表示装置において、前記曲面が形成された前記単位プリズムは、前記プリズムシートの前記光源部から投射された映像光のスクリーン面に対する入射角度が４０°以上の領域に設けられること、を特徴とする表示装置である。
請求項９の発明は、請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の表示装置と、前記透過型スクリーンの観察面側に筆記された情報を検出する情報検出部と、前記光源部へ映像光のデータを出力し、前記情報検出部からの情報の入力する制御部と、を備える表示システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明によるプリズムシートは、光が入射する入射面と、入射面から入射した光の少なくとも一部を全反射させて観察面側へ向ける全反射面とを備える単位プリズムの配列方向において、単位プリズムの入射面と全反射面とがなす頂部が、光の入射側に凸となる曲面によって形成されている第１の領域を備えるので、第１の領域における単位プリズムの光線制御作用を低減できる。このようなプリズムシートを、透過型スクリーンに用いる場合には、第１の領域が映像光のスクリーン面に対する入射角度が大きい領域となるように配置して用いることにより、第１の領域とそれ以外の領域との輝度差を小さくすることができ、透過型スクリーンの画面上下方向における輝度の均一性を向上できる。
【００１０】
（２）第１の領域は、単位プリズムの配列方向におけるプリズムシートの一方の端部側に設けられ、単位プリズムの全反射面がシート面となす角度は、単位プリズムの配列方向において、その一方の端部側へ向かうにつれて連続的又は段階的に小さくなるように変化している。従って、このようなプリズムシートを、例えば、下方から映像光が投射される透過型スクリーンに、第１の領域が画面上下方向の上側となるように配置して用いることにより、第１の領域とそれ以外の領域との輝度差を小さくすることができ、透過型スクリーンの画面上下方向における輝度の均一性をより向上することができる。
【００１１】
（３）本発明による透過型スクリーンは、光が入射する入射面と、入射面から入射した光の少なくとも一部を全反射させて観察面側へ向ける全反射面とを備える単位プリズムが、スクリーン面に沿って複数配列されたプリズム層を最も背面側に備え、単位プリズムの配列方向における第１の領域において、単位プリズムは、入射面と全反射面とがなす頂部が背面側に凸となる曲面によって形成されている。従って、第１の領域において、頂部に入射する光は、頂部の曲面で屈折して、透過型スクリーンの正面方向に対して大きな角度をなす方向へ向かい、単位プリズムの光線制御作用の効率が低下する。
一般的に、単位プリズムを用いる透過型スクリーンにおいて、映像光のスクリーン面に対する入射角度が小さい領域では、入射面から入射した光の一部が全反射面で全反射せずに、透過型スクリーンの正面方向から大きく外れた方向へ出射する。従って、第１の領域が、映像光のスクリーン面に対する入射角度が大きい領域となるように配置して透過型スクリーンを用いることにより、第１の領域とそれ以外の領域との輝度差を小さくすることができ、透過型スクリーンの画面上下方向における輝度の均一性を向上できる。
【００１２】
（４）曲面の曲率半径Ｒは、５〜１０μｍの範囲であるので、第１の領域の単位プリズムの光線制御作用が必要以上に落ちることがなく、画面の輝度の均一性を向上できる。
【００１３】
（５）第１の領域は、単位プリズムの配列方向における該透過型スクリーンの一方の端部側に設けられ、単位プリズムの全反射面がスクリーン面となす角度は、単位プリズムの配列方向において、その一方の端部側へ向かうにつれて連続的又は段階的に小さくなるように変化しているので、透過型スクリーンの使用状態において光源部からの映像光のスクリーン面に対する入射角度が大きい領域が、第１の領域となるように使用することにより、画面の輝度の均一性をより向上することができる。
【００１４】
（６）本発明による透過型スクリーンと、透過型スクリーンに背面側から映像光を投射する光源部とを備え、透過型スクリーンは、光源部から第１の領域までの距離が光源部から第１の領域以外の領域までの距離よりも遠くなるように配置されているので、効率よく第１の領域の単位プリズムの光線制御作用を低下させ、画面の輝度の均一性を向上でき、良好な映像を表示できる。
【００１５】
（７）第１の領域は、透過型スクリーンの使用状態における画面上下方向の上側の領域であり、光源部は、透過型スクリーンの下方に配置されるので、画面の上下方向における輝度の均一性を向上できる。
【００１６】
（８）第１の領域は、光源部から投射された映像光のスクリーン面に対する入射角度が４０°以上であるので、映像光の殆どが単位プリズムの先端部付近に入射する第１の領域において、単位プリズムの光線制御作用を低下させることができる。映像光のスクリーン面に対する入射角度が４０°未満の領域では、全反射面に到達せずにスクリーンの正面方向から大きく離れた方向に出射する素抜け光に起因して輝度が低下する。しかし、第１の領域の単位プリズムの光線制御作用を低下させることにより、入射角度が４０°未満の領域との輝度差を小さくし、画面の輝度の均一性を向上できる。
【００１７】
（９）本発明による表示装置と、透過型スクリーンの観察面側に筆記された情報を検出する情報検出部と、光源部へ映像光のデータを出力し、情報検出部からの情報の入力する制御部と、を備えるインタラクティブボードシステムであるので、画面の輝度の均一性に優れ、良好な映像を表示できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の表示装置であるインタラクティブボード及びインタラクティブボードシステムを示す図である。
【図２】第１実施形態のスクリーンを投影機側から見た図である。
【図３】第１実施形態のスクリーンの層構成を説明する図である。
【図４】第１実施形態の単位プリズムの形状を説明する図である。
【図５】比較例のスクリーンの単位プリズムを説明する図である。
【図６】第２実施形態の透過型スクリーンを説明する図である。
【図７】スクリーンの変形形態を示す図である。
【図８】表示装置の変形形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、例えば厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の表示装置であるインタラクティブボード及びインタラクティブボードシステムを示す図である。
インタラクティブボードシステムは、インタラクティブボード５０と、投影機６０と、パーソナルコンピュータ７０と、インタラクティブボード５０の観察面上に文字や図形等を描画可能な入力部８０と、不図示の情報検出部とを備える表示システムである。
インタラクティブボード５０は、支持台５１とインタラクティブボード用の透過型スクリーン（以下、理解を容易にするため、単にスクリーン又はボードという）１０とを備える表示装置である。このインタラクティブボード５０は、背面側から映像光を投射し、使用者Ｓ側となる観察面に映像を表示する形態である。
支持台５１は、スクリーン１０の四辺を保持してその平面性を維持し、かつ、所定の高さにスクリーン１０を支持する部材である。なお、支持台５１は、スクリーン１０の高さを変えられるものとしてもよいし、変えられないものとしてもよい。また、支持台５１の床面との接地部分に車輪等を設けて、移動可能な形態としてもよい。
【００２１】
スクリーン１０は、映像を表示したり、タッチペン等の入力部８０を用いて使用者Ｓが観察面上に文字等の情報を描画したりするボードである。
このスクリーン１０は、透過型スクリーンであり、インタラクティブボード５０の背面に位置する投影機６０からスクリーン１０の背面に投影された映像光を透過し、その観察面に表示可能である。このスクリーン１０の形状に関する詳細は、後述する。
投影機６０は、スクリーン１０（インタラクティブボード５０）の背面側から映像光を投射する光源部である。この投影機６０は、インタラクティブボード５０とは別体のものであり、汎用のプロジェクタ等を用いてもよい。例えば、ＤＬＰ、ＬＣＤ方式等の光源装置を用いてもよいし、映像を投影可能なプロジェクタとしての機能を有するデジタルカメラ等を用いてもよく、使用目的や使用環境に応じて適宜選択できる。本実施形態の投影機６０は、プロジェクタであり、スクリーン１０の中央部より下側から斜め上へ向けて映像光を投影する形態のものである。
【００２２】
入力部８０は、スクリーン１０の観察面にタッチするためのタッチペン等の部材である。
不図示の情報検出部は、入力部８０によって描画された文字や図形等の情報を検出し、制御部へ伝送する機能を有している。この情報検出部は、例えば、スクリーン１０上に設けられたタッチパネルや、スクリーン１０の上方及び下方等に配置され、入力部８０が接触した位置を検出する赤外線センサ等の位置センサ等を用いることができる。本実施形態の情報検出部は、位置センサを用いており、スクリーン１０の観察面上に接した入力部８０の座標位置を検出することにより、使用者Ｓが観察面上に描画した図形や文字等の情報を検出し、パーソナルコンピュータ等の制御部に検出した信号を出力する。
この情報検出部は、パーソナルコンピュータ等の制御部と有線又は無線によって通信可能であり、本実施形態の情報検出部は、パーソナルコンピュータ７０とＵＳＢケーブル等により接続され、通信可能となっている。
【００２３】
パーソナルコンピュータ７０は、スクリーン１０に表示する情報を投影機６０へ出力したり、情報検出部からの情報を取り込んでデータ化したり、取り込んだ情報を含む映像を出力したりする制御部と、スクリーン１０に表示する画像情報や、各種のアプリケーションのプログラム等を記憶する記憶装置である不図示の記憶部とを備えている。制御部は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）等から構成され、インタラクティブボードシステムを統括的に制御する部分である。この制御部は、情報検出部の検出信号に基づいて、入力部８０が接触した観察面の座標位置を判定したり、入力部８０で描画された文字や図形等を判別したりする。
本実施形態のパーソナルコンピュータ７０は、ＵＳＢケーブル等を用いて有線で、情報検出部及び投影機６０と接続され、通信可能となっているが、これに限らず、少なくとも一方と無線で通信可能な形態としてもよい。
なお、本実施形態ではパーソナルコンピュータ７０を用いる例を示したが、少なくともインタラクティブボードシステムを統括的に制御可能な機能を有するものであれば、例えば、携帯情報端末（例えば、携帯電話）等を用いてもよく、使用環境等に応じて適宜選択して用いてよい。
【００２４】
本実施形態のインタラクティブボードシステムは、以上の構成により、パーソナルコンピュータ７０が映像情報を投影機６０に出力し、投影機６０がインタラクティブボード５０の背面へ映像光を投射し、インタラクティブボード５０が観察面（スクリーン１０の観察者側の面）に映像を表示する。また、情報検出部は、入力部８０を用いて使用者Ｓによってタッチされた観察面の座標位置を検出し、パーソナルコンピュータ７０が、座標位置を判定できる。この位置情報は、例えば、パーソナルコンピュータ７０の画面の位置情報と、観察面の位置情報（座標情報）とが一致するように、使用者Ｓがインタラクティブボード５０又はパーソナルコンピュータ７０の調節部（図示せず）を操作して、予め調整している。
これにより、使用者Ｓが入力部８０を用いてスクリーン１０の観察面上に描画した図形や文字等を、投影画像と組み合わせ、図形や文字等が投影画像上に描かれたように表示することができる。また、例えば、パーソナルコンピュータ７０の表示画面をインタラクティブボード５０に表示し、使用者Ｓは、マウスで操作するように入力部８０を操作してパーソナルコンピュータ７０を操作することもできる。
また、スクリーン１０は、一般的なホワイトボード等のように、マーカー等の所定の筆記具を用いてその表面（観察面）に手書きで文字や図形等の情報を描画したり、描画した文字等を消去したりできる形態としてもよい。
【００２５】
図２は、第１実施形態のスクリーン１０を投影機６０側から見た図である。図２では、理解を容易にするため、支持台５１等は省略して示している。
図３は、第１実施形態のスクリーン１０の層構成を説明する図である。図３では、スクリーン１０を、使用状態における画面上下方向に平行であって、スクリーン１０の厚み方向（スクリーン面に垂直な方向）に平行な方向で切断した場合の断面の一部を示している。
ここで、スクリーン面とは、スクリーン１０全体として見たときにおける、スクリーンの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中及び特許請求の範囲において、同一の定義として用いている。このスクリーン面は、スクリーン１０の出射側の面、すなわち、観察面と平行な面である。また、シート面とは、スクリーン１０を構成する各層を光学シートとしてその全体を見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中及び特許請求の範囲において、同一の定義として用いている。このシート面は、スクリーン面と平行な面である。
【００２６】
スクリーン１０は、使用状態における光の背面側（入射側）から順に、プリズム層１１、光拡散層１２、光透過層１３、ハードコート層１４等を有している。なお、図３に示すように、プリズム層１１は、光拡散層１２の背面側（厚み方向において光透過層１３とは反対側）の面に一体に形成されている。また、本実施形態の光拡散層１２と光透過層１３、光透過層１３とハードコート層１４は、それぞれ接合層１５ａ，１５ｂを介して一体に接合されている。
このスクリーン１０は、投影機６０から投影された映像光を結像し、表示するものである。
【００２７】
プリズム層１１は、スクリーン１０の最も背面側（入射側）に設けられており、その背面側の面には、単位プリズム１１１が複数配列されている。このプリズム層１１は、投影機６０から投影された映像光を集光して、垂直方向においてスクリーン１０の正面方向へ略平行光として観察面側へ出射する光線制御作用を有している。
単位プリズム１１１は、光が入射する入射面Ａ１と、入射面Ａ１から入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面Ａ２とを備えるプリズム形状である。
プリズム層１１は、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により形成される。本実施形態のプリズム層１１は、屈折率が１．５５の紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート系樹脂）製である。
【００２８】
光拡散層１２は、光を拡散する作用を有する層であり、プリズム層１１より出射側（観察面側）に配置されている。光拡散層１２は、光透過性を有する樹脂に、拡散材が略均一に分散するように配合されたシート状の部材を用いることができる。
本実施形態の光拡散層１２は、その厚さが１６０μｍであり、屈折率が１．５５であるＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン）樹脂を基材とし、拡散材として屈折率が１．４１であるシリコン系ビーズ（粒径約２μｍ）と屈折率１．５３のアクリル系ビーズ（粒径約８μｍ）とがそれぞれ所定量基材に混錬されている。
なお、光拡散層１２は、その厚みを適宜選択でき、また、拡散材を含有する基材となる樹脂についてもＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン）、ＴＡＣ（トリアセテートセルロース）やＰＥＴ、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂等、適宜選択できる。また、拡散材は、ガラスビーズや、プラスチックビーズ等の無機又は有機の化合物の略透明な粒子を適宜選択できる。拡散材の粒径は、光の拡散が波長に依存しないように、１μｍ以上であることが好ましい。
【００２９】
光透過層１３は、このスクリーン１０の基板となる層である。この光透過層１３は、スクリーン１０を構成する他の層に比べて厚さが最も厚く、これにより、スクリーン１０の平面性を維持する剛性を有している。
本実施形態の光透過層１３は、厚さ５ｍｍの光透過性を有する略平行平板状のガラス板であり、その屈折率は１．５２である。なお、光透過層１３としては、ガラス板に限らず、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン）樹脂やＰＣ樹脂製等の他の樹脂製のシート状の部材を用いてもよい。
なお、光透過層１３の厚さは、平面性の向上等の観点から、スクリーン１０のサイズ等に合わせて適宜選択でき、ガラス板を用いる場合は、厚さが４〜６ｍｍ範囲内から適宜選択でき、樹脂製のシート状の部材を用いる場合は、厚さが８〜１０ｍｍ範囲内から適宜選択できる。
【００３０】
ハードコート層１４は、このスクリーン１０の観察面を傷等から保護する耐擦傷性と筆記しやすい平滑性とを有する層である。スクリーン１０の観察面（前面）は、使用者Ｓがタッチペン等の入力部８０によって文字等を筆記する面であるため、耐擦傷性が求められ、また、筆記等が滑らかに行えるように、観察面の平滑性も求められる。
本実施形態のハードコート層１４は、厚さ１８８μｍのＰＥＴ樹脂製のシート状の部材を基材とし、各種の電離放射線硬化型樹脂や、熱可塑性樹脂と電離放射線硬化型樹脂とを溶剤によって混合したものや、熱硬化型樹脂等を塗布して形成されている。
接合層１５ａ，１５ｂは、それぞれ、光拡散層１２と光透過層１３とを接合、光透過層１３とハードコート層１４とを接合する層である。
この接合層１５ａ，１５ｂは、紫外線硬化型のアクリル樹脂や、圧力により粘着性が顕在化する感圧粘着型のアクリル樹脂等を用いることができる。また、接合層１５ａ，１５ｂは、その厚みが１０〜１００μｍの範囲内で適宜選択できる。
【００３１】
単位プリズム１１１の形状について、以下に詳細に説明する。
図４は、本実施形態の単位プリズム１１１（１１１ａ，１１１ｂ）の形状を説明する図である。
図４では、スクリーン面に直交し、単位プリズム１１１の配列方向に平行な断面でのプリズム層１１の断面の一部を拡大して示している。図４（ａ）は、スクリーン１０の画面上方（上方領域）における単位プリズム１１１を示し、図４（ｂ）は、スクリーン１０の画面下方（下方領域）における単位プリズム１１１を示している。
プリズム層１１は、前述の図２に示すように、入射側（背面側）の面に、単位プリズム１１１がシート面に沿って一方向（垂直方向）に複数配列されている。
単位プリズム１１１は、図４に示すように、入射側へ凸となる形状であり、光が入射する入射面Ａ１と、入射面Ａ１から入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面Ａ２とを備えている。
【００３２】
プリズム層１１のうち、スクリーン１０の画面の上方領域に位置する単位プリズム１１１（単位プリズム１１１ａ）は、図４（ａ）に示すように、入射面Ａ１と全反射面Ａ２とがなす頂部ｔ１が曲率半径Ｒの曲面となっている。本実施形態において、この上方領域の単位プリズム１１１ａの頂部ｔ１の曲面の曲率半径Ｒは、５μｍである。
また、プリズム層１１のうち、スクリーン１０の画面の下方領域に位置する単位プリズム１１１（単位プリズム１１１ｂ）は、図４（ｂ）に示すように、入射面Ａ１と全反射面Ａ２がなす頂部ｔ２は、角をなしている。
ここで、スクリーン１０の画面の上方領域（第１の領域）とは、スクリーン１０の画面の上下方向（単位プリズム１１１の配列方向）において、映像光Ｌのスクリーン面に対する入射角度が４０°以上となる領域であり、スクリーン１０の画面の下方領域とは、スクリーン１０の画面の上下方向において、映像光Ｌのスクリーン面に対する入射角度が４０°未満となる領域である。
本実施形態において、図１中に示す点Ｐを入射角度が４０°となる点とすると、スクリーン１０の画面の上方領域とは、スクリーン１０の図１中に示す点Ｐを含め点Ｐより鉛直方向上方側であってスクリーン１０の上方端部までの領域であり、下方領域とは、スクリーン１０の点Ｐより鉛直方向下方側であってスクリーン１０の下方端部までの領域である。
【００３３】
本実施形態の単位プリズム１１１は、スクリーンの画面の上下方向（すなわち、単位プリズム１１１の配列方向）における位置に依らず、入射面Ａ１と全反射面Ａ２とがなす角度（頂角）αは、３８°であり、その配列ピッチＰが５０μｍである。そして、スクリーンの下方から上方へ向かうにつれて、スクリーン面と全反射面とがなす角度βは、徐々に小さくなっている。なお、図４中に破線で示す平面Ｓは、スクリーン面と平行な仮想平面である。この角度βは、単位プリズムの屈折率をｎ、頂角をα、スクリーン面に対する映像光の入射角をθとするとき、以下の式で表すことができる。
β＝ＡＴＡＮ（（ｓｉｎ（１８０−θ−α）＋（ｎ×ｓｉｎα））／（ｃｏｓ（１８０−θ−α）＋（ｎ×ｃｏｓα）））
スクリーンの画面の上方領域（第１の領域）とは、映像光Ｌのスクリーン面に対する入射角度が４０°以上となる領域である。本実施形態において、スクリーン１０の画面サイズが対角８０インチサイズであり、単位プリズム１１１の屈折率ｎ＝１．５５であり、頂角α＝３８°であることから、上記角度βの式から算出し、スクリーンの画面の上方領域とは、全反射面Ａ２とスクリーン面とがなす角度βが５２°≦β≦６２°となる領域であり、スクリーンの画面の下方領域とは、全反射面Ａ２とスクリーン面とがなす角度βが６２°＜β≦６７°となる領域である。
【００３４】
ここで、スクリーン１０の上方領域において、頂部ｔ１の曲率半径Ｒは、５〜１０μｍの範囲であることが好ましい。本実施形態では、単位プリズムのピッチＰが５０μｍであるので、曲率半径Ｒが５μｍ未満であると、単位プリズム１１１ａの光線制御作用の低下量が小さく、画面の上下方向における輝度均一性が得られず、また、製造も困難である。一方、曲率半径Ｒが１０μｍを超える場合には、単位プリズム１１１ａの光線制御作用の低下量が大きすぎ、上方領域での輝度低下が大きく、画面の上下方向における輝度均一性が得られないことや、迷光による映像のにじみや２重像が大きくなるからである。
なお、この曲率半径Ｒは、ピッチＰの大きさに応じて適宜可能であり、例えば、Ｐ＝１００μｍ程度の場合には、Ｒの範囲も１０〜２０μｍ程度とすることが好ましい。
【００３５】
ここで、スクリーンの画面上下方向における輝度差が生じる理由について説明する。
図５は、比較例のスクリーン１０Ｂの単位プリズム１１１（１１１ｃ，１１１ｂ）を説明する図である。
比較例のスクリーン１０Ｂにおいて、上方領域の単位プリズム１１１ｃは、入射面Ａ１と全反射面Ａ２とがなす頂部ｔ３が、スクリーン１０の画面下方領域の単位プリズム１１１ｂと同様の角をなしており、曲率半径Ｒの曲面を有していない点が異なる以外は、本実施形態と同様のスクリーンである。
図５に示すように、スクリーン１０Ｂにおいて、画面の上方領域は、スクリーン面に対する映像光（Ｌ５，Ｌ６）の入射角度が大きく、映像光は、主として入射面Ａ１の背面側となる単位プリズム１１１ｃの先端及びその付近に入射し、単位プリズム１１１ｃ間の谷部側となる入射面Ａ１の谷部側の領域には入射しない。そして、入射面Ａ１の背面側となる単位プリズム１１１ｃの先端及びその付近に入射した映像光Ｌ５、Ｌ６は、全反射面Ａ２で全反射し、スクリーン１０Ｂの略正面方向へ向けて進む。
【００３６】
しかし、スクリーン１０Ｂの下方領域は、スクリーン面に対する映像光（Ｌ３，Ｌ４）の入射角度が上方領域における入射角度に比べて小さい。そのため、スクリーン１０Ｂの上方領域の単位プリズム１１１ｃに比べて、入射面Ａ１に対してより広い範囲に入射する。図５（ｂ）に示すように、入射面Ａ１の背面側（単位プリズム１１１ｂの先端側）に入射する光Ｌ３は、全反射面Ａ２で全反射してスクリーン１０Ｂの正面方向へ進むが、入射面Ａ１の観察面側（単位プリズム１１１ｂ間の谷部側）に入射する光Ｌ４は、全反射面Ａ２に到達することができず、スクリーン１０Ｂの正面方向（スクリーン面の法線方向）から大きくそれた方向へ向かう迷光（素抜け光）となってしまう。
従って、このような迷光Ｌ４が生じるために、単位プリズム１１１ｂの光線制御作用の効率は、上方領域の単位プリズム１１１ｃに比べて低いものとなる。そして、このような迷光（素抜け光）Ｌ４は、スクリーン１０の正面方向から大きくそれた方向へ出射し、下方領域での正面輝度の低下を招く。これらの原因により、スクリーン１０Ｂの画面上下方向において輝度差が生じ、画面の輝度の均一性の低下を招く。この現象は、スクリーン１０Ｂが大画面化することにより、より顕著になる。
【００３７】
本実施形態のスクリーン１０では、スクリーン１０の下方領域において、迷光（素抜け光）Ｌ４が発生する点は、比較例のスクリーン１０Ｂと同様である。図４（ｂ）に示すように、入射面Ａ１の背面側（単位プリズム１１１ｂの先端側）に入射する光Ｌ３は、全反射面Ａ２で全反射してスクリーン１０の正面方向へ進むが、入射面Ａ１の観察面側（単位プリズム１１１ｂ間の谷部側）に入射する光Ｌ４は、全反射面Ａ２に到達することができず、全反射面Ａ２で全反射されることなくスクリーン１０Ｂの正面方向（スクリーン面の法線方向）から大きくそれた方向へ向かう。
【００３８】
しかし、本実施形態のスクリーン１０では、スクリーン１０の上方領域の単位プリズム１１１ａの頂部ｔ１を曲率半径Ｒを有する曲面としている。これにより、図４（ａ）に示すように、単位プリズム１１１ａの入射面Ａ１の背面側であって頂部ｔ１以外の領域に入射する光Ｌ１は、全反射面Ａ２で全反射してスクリーン１０の正面方向へ進む。しかし、曲面である頂部ｔ１に入射する光は、図４（ａ）に示すように、頂部ｔ１の曲面と空気との界面で屈折するため、図中の光Ｌ２のように、全反射面で反射してもスクリーンの正面方向から反れた方向へ進むか、全反射面で全反射することなくスクリーン１０の正面方向に対して大きくそれた方向へ進む。すなわち、曲面である頂部ｔ１を設けることにより、スクリーン１０の上方領域の単位プリズム１１１ａの光線制御作用の効率が低下している。
これにより、本実施形態のスクリーン１０の上方領域における単位プリズム１１１ａの光線制御作用の効率と、下方領域の単位プリズム１１１ｂの光線制御作用の効率との差が小さくなる。従って、スクリーン１０の画面における上方領域と下方領域との輝度差が小さくなり、スクリーン１０の画面上下方向における輝度の均一性が向上する。
【００３９】
ここで、本実施形態のスクリーン１０と、比較例のスクリーン１０Ｂとを、それぞれ支持台５１に支持してインタラクティブボードとし、投影機６０から映像光を投射してその画面上下方向における輝度の均一性を、目視によって評価した。
比較例のスクリーン１０Ｂでは、スクリーン１０Ｂの画面上方が明るく、下方に向かうにしたがって徐々に暗くなり、画面上下方向において、上方が明るく下方が暗く観察された。すなわち比較例のスクリーン１０Ｂは、画面上下方向における輝度の均一性は不良であり、画質の低下が生じていた。
これに対して、本実施形態のスクリーン１０では、スクリーン１０の上下方向における輝度の差は小さく、略均一であり、良好な映像を表示していた。
【００４０】
従って、本実施形態によれば、画面上下方向における輝度差を低減し、面内輝度の均一性が高く、良好な映像を表示できる。
また、本実施形態によれば、上方領域となる領域の単位プリズム１１１ａの頂部ｔ１を曲面とするだけでよく、単位プリズムの形状に関する複雑な設計変更が不要であり、製造が容易であり、生産コストを低減できる。
【００４１】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の透過型スクリーンを説明する図である。
第３実施形態のスクリーン２０は、単位プリズム１１１（１１１ａ，１１１ｂ）が配列されたプリズム部１１２と、プリズム部１１２を形成する基材となる基材部１１３とを備えるプリズム層（プリズムシート）２１を有し、このプリズム層２１が光拡散層２２に接合層１５ｃを介して貼り合わせられている点や、光拡散層２２及び光透過層２３が一体に形成されている点が異なる以外は、第１実施形態と略同様の形態のスクリーンである。従って、前述の第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第２実施形態のスクリーン２０は、背面側から順に、プリズム層２１、光拡散層２２、光透過層２３、ハードコート層１４等を備えている。
【００４２】
プリズム層２１は、プリズム部１１２と基材部１１３とを備えるプリズムシートである。
プリズム部１１２は、プリズム層２１の背面側に設けられ、単位プリズム１１１（１１１ａ，１１１ｂ）がスクリーン面に沿って画面上下方向に配列されている。このプリズム部１１２は、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂等により形成され、本実施形態では、前述の第１実施形態と同様に、屈折率１．５５の紫外線硬化型樹脂（ウレタンアクリレート系樹脂）により形成されている。
基材部１１３は、プリズム部１１２を形成する基材となる樹脂製のシート状の部材であり、プリズム部１１２の観察面側に配置されている。本実施形態の基材部１１３は、ＰＥＴ樹脂製のシート状の部材を用いている。
このプリズム層２１は、例えば、プリズム部１１２の逆形状を有する型に紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂を塗布して充填し、その上に、基材部１１３を加圧積層し、紫外線を照射する等して樹脂を硬化させた後に型から剥離する等して形成される。
プリズム層２１は、光拡散層２２の背面側（入射側）の面に接合層１５ｂと同様の接合層１５ｃを介して一体に接合されている。
【００４３】
本実施形態の光拡散層２２と光透過層２３とは、２層押し出し成形することにより、一体に積層された形態となっている。光拡散層２２と光透過層２３とを合わせた厚みは、８〜１０ｍｍの範囲内であることが、スクリーンの平面性を維持する観点等から好ましい。
本実施形態の光拡散層２２は、ＭＳ樹脂製であり、その屈折率が１．５５であり、その厚みが約１ｍｍであり、前述の光拡散層１２と同様の拡散材（シリコン系ビーズ及びアクリル系ビーズ）を含有している。
光透過層２３は、ＭＳ樹脂製のシート状の部材（厚さ７〜９ｍｍ、屈折率１．５５）である。
【００４４】
本実施形態のようなプリズム層（プリズムシート）２１を用いても、前述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４５】
（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、頂部ｔ１の曲面の曲率半径Ｒは、スクリーン１０，２０の上方領域において、その位置に依らず一定である例を示したが、これに限らず、例えば、単位プリズム１１１の配列方向に沿って、投影機６０からの距離が離れるにつれて、Ｒの値が連続的に又は段階的に大きくなるように変化していてもよい。このような形態とすれば、スクリーン１０，２０の上下方向における輝度の不均一性を解消する効果をより高めることができる。
【００４６】
（２）各実施形態において、単位プリズム１１１（１１１ａ，１１１ｂ）は、入射面Ａ１と全反射面Ａ２とを備える全反射プリズムであり、シート面に沿って垂直方向に配列される例を示したが、これに限らず、水平方向に配列してもよいし、以下に示すような形態としてもよい。
図７は、スクリーンの変形形態を示す図である。
各実施形態において、プリズム層１１，２１は、単位プリズム１１１がシート面に沿って垂直方向に配列される例を示したが、例えば、図７（ａ）に示す変形形態のスクリーン３０のように、単位プリズム３１１がシート面に沿って同心円状に配列されているプリズム層３１としてもよい。単位プリズム３１１は、入射面Ａ１と全反射面Ａ２とを備える単位プリズム１１１と略同様の形態であるが、シート面の延長上に位置する点Ｃを中心として同心円状に配列されている。このとき、投影機６０は、点Ｃを通りシート面に垂直な直線上に位置している。
【００４７】
また、各実施形態において、単位プリズム１１１は、入射面Ａ１と全反射面Ａ２とからのみ形成される例を示したが、例えば、図７（ｂ）に示す変形形態のプリズム層４１の単位プリズム４１１のように、全反射プリズム形状４１１ａと屈折フレネルレンズ形状４１１ｂとを有する、ハイブリッド型のプリズム形状としてもよい。
全反射プリズム形状４１１ａは、入射面Ａ１と全反射面Ａ２とを備えており、各実施形態で示した単位プリズム１１１の形状の一部である。屈折フレネルレンズ形状４１１ｂは、この全反射プリズム形状４１１ａの垂直方向下側に位置し、入射面Ａ１と対向し、光が入射する入射面である第３の面Ａ３と、第３の面Ａ３と凸形状をなす第４の面Ａ４とを備えており、所謂、屈折フレネルレンズ形状の一部である。
ここで、第３の面Ａ３に入射した光Ｌ７は、界面で屈折し、垂直方向においてスクリーン面の法線方向に略平行光となって観察面側へ進む。そのため、このようなハイブリッド型のプリズム形状とすることにより、略平行光となる映像光の光量を増やすことができる。
しかし、第４の面Ａ４に入射した光Ｌ８は、界面で屈折して正面方向から大きく外れた方向へ進む迷光（素抜け光）となって、正面輝度の低下を招く。
一般的に、このようなハイブリッド型の単位プリズム４１１は、スクリーンの画面下方領域に設けられることが多く、画面上方領域には、実施形態に示したような単位プリズム１１１ａを設けることにより、画面上下方向の輝度均一性を向上させることができる。
【００４８】
（３）各実施形態において、単位プリズム１１１は、頂角αが一定であり、スクリーン面と全反射面Ａ２とがなす角度βが、単位プリズム１１１の配列方向における位置によって異なる形状であり、単位プリズム１１１の配列方向に沿って、スクリーン１０の画面上方へ向かうにつれて小さくなる例を示したが、これに限らず、例えば、スクリーン面と全反射面のなす角度βが、単位プリズムの配列方向に依らず一定のものとしてもよい。
また、単位プリズム１１１の頂角α及び角度βが単位プリズム１１１の配列方向に沿ってともに徐々に変化する形態としてもよい。
【００４９】
（４）各実施形態において、単位プリズム１１１は、紫外線硬化型樹脂を用いて形成される例を示したが、これに限らず、熱可塑性樹脂を用いて押し出し成形により形成してもよい。このような形態とすれば、特に第２実施形態において、基材部１１３を省略することができ、コストの低減や、透過光量の向上等の効果を得ることができる。
【００５０】
（５）第２実施形態において、光拡散層１２と光透過層１３とは、一体に形成される例を示したが、これに限らず、例えば、光拡散層１２と光透過層１３とは、接合層を介して接合する形態としてもよい。
また、各実施形態において、光透過層１３とハードコート層１４とが接合層１５ｂを介して接合されている例を示したが、これに限らず、例えば、光透過層１３の観察面側の面に、直接ハードコート層を形成する樹脂等を塗布して形成し、接合層を介さない形態としてもよい。このような形態とすることにより、スクリーンの更なる薄型化を図ることができる。また、スクリーンを構成する層が少なくなるので、層間の界面で反射する光量を抑えることができ、透過光量を上げ、明るい映像を表示できる。
【００５１】
（６）各実施形態において、ハードコート層１４がスクリーン１０，２０の最も出射側に位置する例を示したが、これに限らず、例えば、ハードコート層１４の入射側に照明光の反射等を抑える反射防止機能、帯電防止層機能、紫外線吸収機能、防眩機能、防汚機能、着色や減光機能等を有する層を設けてもよい。
反射防止機能を有する場合は、照明光等の映りこみを防止し、コントラストを向上させることができる。帯電防止機能を有する場合は、静電気を除去し、観察面上への埃等の付着を防止できる。紫外線吸収機能を有する場合は、外光に含まれる紫外線によるスクリーン１０，２０の黄変を防止できる。防眩機能を有する場合は、照明光の反射や映りこみを低減して見易さを向上できる。防汚機能を有する場合は、スクリーン１０，２０の表面に汚れが付着することを防止できる。着色や減光機能を有する場合は、コントラストの向上を図ることができる。
なお、このような機能を有する層は１つでもよいし、複数設けてもよく、使用環境等に応じて適宜選択して用いてよい。また、ハードコート層がこれらの機能を併せ持つ形態としてもよいし、光透過層１３が十分な耐擦傷性を有するならば、ハードコート層を設けない形態としてもよいし、ハードコート層の変わりにこれらの機能を有する層を設けてもよい。
【００５２】
（７）各実施形態において、スクリーン１０，２０は、インタラクティブボードに使用される例を示したが、これに限らず、例えば、リアプロジェクションテレビ等の背面投射型表示装置に用いてもよい。
図８は、表示装置の変形形態を説明する図である。
図８に示すリアプロジェクションテレビ９０は、変形形態の表示装置であり、スクリーン１０を筐体９１の前面に設けられた開口部に嵌め込み、筐体９１の下方に配置されたＤＬＰ方式等の各種光源部６１から投射された映像光Ｌを、筐体９１内に配置されたミラー部９２，９３で反射してスクリーン１０の背面から照射する形態となっている。
なお、図８では、第１実施形態で示したスクリーン１０を用いた例を示しているが、これに限らず、第２実施形態で示したスクリーン２０を用いてもよい。
【００５３】
また、このようなリアプロジェクションテレビ９０に、位置センサ等の情報検出装置を設け、この情報検出装置及び光源部６１とパーソナルコンピュータとを有線又は無線で通信可能とし、インタラクティブボードシステムとして用いることもできる。
このような表示装置をインタラクティブボードとして用いる場合には、スクリーン１０の背面側は筐体９１によって覆われ、暗室となるので、インタラクティブボードの背面側に位置する窓からの光や照明光等のような外光が、スクリーン１０の背面から入射することを防止できる。従って、コントラストの向上等を図ることができ、より明瞭な映像を表示できる。
【００５４】
さらに、各実施形態において、スクリーン１０，２０を支持台５１によって支持されたインタラクティブボードに用いる例を示したが、これに限らず、例えば、スクリーン１０，２０を、壁面と所定の距離を開けて固定した壁面設置型のインタラクティブボードとしてもよい。
さらにまた、各実施形態において、映像光を投射する投影機（光源部）は、スクリーン１０，２０の使用状態における下方に配置される例を示したが、これに限らず例えば、上方に投影機を配置し、上方から映像光を投射する形態としてもよい。この場合、透過型スクリーンは、その画面上下方向が反転した形態とし、第１の領域がスクリーンの画面の下方領域となるように配置する。
【００５５】
（８）各実施形態において、インタラクティブボード５０及びパーソナルコンピュータ７０が１台のみ使用されている例を示したが、これに限らず、例えば、複数のパーソナルコンピュータ７０をインターネット等に接続した状態で複数のインタラクティブボード５０を使用してもよい。このような形態とすれば、遠隔地であっても描画された情報を共有することができ、テレビ会議システム等との併用により、遠隔地同士の会議を効率的に行うことができる。
【００５６】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５７】
１０，２０    スクリーン
１１，２１    プリズム層
１１１    単位プリズム
１２，２２    光拡散層
１３，２３    光透過層
１４    ハードコート層
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ    接合層
Ａ１    入射面
Ａ２    全反射面
ｔ１，ｔ２    頂部
【図１】
0005630077.tif 000002
【図２】
0005630077.tif 000003
【図３】
0005630077.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005630077.tif 000006
【図６】
0005630077.tif 000007
【図７】
0005630077.tif 000008
【図８】
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