(57)【要約】  コヒーレント光を射出するプロジェクタ（２０）と、前記プロジェクタから射出されたコヒーレント光を投射するスクリーン（４０）と、前記スクリーンの透過光または拡散光を観察者の観察方向に導き前記スクリーンに投射された画像の実像または虚像を観察者に観察させる第１光学系と、を備え、前記スクリーン（４０）は、第１部分及び第２部分を含んだ複数の粒子（６０）と、前記複数の粒子を有した粒子層（５５）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粒子を駆動するための電場を形成する電極（４１，４２）と、を有し、前記スクリーン上のスペックルを視認されにくくする、表示装置。
2018074602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を射出するプロジェクタと、  前記プロジェクタから射出されたコヒーレント光を投射するスクリーンと、  前記スクリーンの透過光または拡散光を観察者の観察方向に導き、前記スクリーンに投射された画像の実像または虚像を観察者に観察させる第１光学系と、を備え、  前記スクリーンは、  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、を有する、表示装置。
【請求項２】
前記第１光学系は、前記スクリーンの透過光または拡散光を部分的に透過および反射させるハーフミラーを有し、前記スクリーンに投射された画像の虚像を観察者に観察させる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１光学系は、前記スクリーンの透過光または拡散光を反射させる凹面鏡を有し、前記スクリーンに投射された画像の実像を観察者に観察させる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記スクリーンは、透過型であり、  前記スクリーンと前記第１光学系との間であって、前記プロジェクタから前記スクリーンを透過したコヒーレント光が直接入射されない位置に配置される第２光学系をさらに備え、  前記第１光学系は、前記第２光学系を通過したコヒーレント光を観察者の観察方向に導く、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記スクリーンは、前記粒子層に近接配置される光拡散層を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記スクリーンは、前記粒子層の前記光拡散層が近接配置される側とは反対側に近接配置され入射光の進行方向を変換させる光方向変換部材を有する、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記スクリーンは、前記粒子層を間に挟んで両側に配置される２つの光拡散層を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記スクリーンは、前記光拡散層に近接配置され、所定の波長範囲の光を吸収する光吸収層を有する、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記スクリーンは、  前記粒子層と前記光拡散層との間に配置されるレンズアレイと、  前記レンズアレイと前記光拡散層との間に配置されるブラックマトリクスと、を有する、請求項５乃至８のいずれか一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、プロジェクタとスクリーンを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  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（特許文献１：国際公開２０１２／０３３１７４パンフレット、特許文献２：特開２００８−３１０２６０号公報参照）。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。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。ここで特許文献２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。特許文献２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。特許文献２では、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、引用文献１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。
【０００４】  しかしながら、特許文献２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。
【０００５】  また、スクリーンのサイズや設置場所が制限されている場合、スクリーンに投射された画像を観察者が直接観察することが困難なことも考えられるが、特許文献１や２はこの点についての解決策は何ら提示していない。
【０００６】  本開示は、スクリーン上のスペックルを視認されにくくし、かつスクリーンに投射された画像を観察者が観察しやすくする表示装置を提供するものである。
【０００７】  上記の課題を解決するために、本開示では、コヒーレント光を射出するプロジェクタと、  前記プロジェクタから射出されたコヒーレント光を投射するスクリーンと、  前記スクリーンの透過光または拡散光を観察者の観察方向に導き、前記スクリーンに投射された画像の実像または虚像を観察者に観察させる第１光学系と、を備え、  前記スクリーンは、  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、を有する、表示装置が提供される。
【０００８】  前記第１光学系は、前記スクリーンの透過光または拡散光を部分的に透過および反射させるハーフミラーを有し、前記スクリーンに投射された画像の虚像を観察者に観察させてもよい。
【０００９】  前記第１光学系は、前記スクリーンの透過光または拡散光を反射させる凹面鏡を有し、前記スクリーンに投射された画像の実像を観察者に観察させてもよい。
【００１０】  前記スクリーンは、透過型であり、  前記スクリーンと前記第１光学系との間であって、前記プロジェクタから前記スクリーンを透過したコヒーレント光が直接入射されない位置に配置される第２光学系をさらに備え、  前記第１光学系は、前記第２光学系を通過したコヒーレント光を観察者の観察方向に導いてもよい。
【００１１】  前記スクリーンは、前記粒子層に近接配置される光拡散層を有してもよい。
【００１２】  前記スクリーンは、前記粒子層の前記光拡散層が近接配置される側とは反対側に近接配置され入射光の進行方向を変換させる光方向変換部材を有してもよい。
【００１３】  前記スクリーンは、前記粒子層を間に挟んで両側に配置される２つの光拡散層を有してもよい。
【００１４】  前記スクリーンは、前記光拡散層に近接配置され、所定の波長範囲の光を吸収する光吸収層を有してもよい。
【００１５】  前記スクリーンは、  前記粒子層と前記光拡散層との間に配置されるレンズアレイと、  前記レンズアレイと前記光拡散層との間に配置されるブラックマトリクスと、を有してもよい。
【００１６】  本開示によれば、スクリーン上のスペックルが視認されにくくなり、かつスクリーンに投射された画像を観察者が観察しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示の一実施形態による表示装置１０を示す図。
【図２】ラスタ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例を示す図。
【図３】スクリーン４０の断面図。
【図４】第１光学系１として凹面鏡４を用いた例を示す図。
【図５】スクリーン４０とハーフミラー３との間に第２光学系５を配置した例を示す図。
【図６】スクリーン４０と凹面鏡４との間に第２光学系５を配置した例を示す図。
【図７】スクリーン４０の詳細な断面図。
【図８】粒子が回転する様子を示す図。
【図９】粒子が回転する様子を示す図。
【図１０】粒子が回転する様子を示す図。
【図１１】３層構造からなる粒子を有するスクリーンの断面図。
【図１２】粒子の拡散方向を示す図。
【図１３】粒子の拡散方向を示す図。
【図１４】粒子の拡散方向を示す図。
【図１５】第１部分が透明な粒子の一例を示す図。
【図１６】第１部分と第２部分の体積比率が異なる粒子の一例を示す図。
【図１７】第１部分と第２部分の一方が光吸収機能を有する粒子の一例を示す図。
【図１８】第１部分の体積が第２部分の体積よりも大きい粒子の一例を示す図。
【図１９】図１８の粒子が回転する様子を示す図。
【図２０】図１８の粒子が回転する様子を示す図。
【図２１】図１８の粒子が回転する様子を示す図。
【図２２】第１部分より第２部分の体積が大きい粒子を示す図。
【図２３】図２２の粒子が回転する様子を示す図。
【図２４】図２２の粒子が回転する様子を示す図。
【図２５】図２２の粒子が回転する様子を示す図。
【図２６】３層構造の粒子を有する反射型のスクリーンの断面図。
【図２７】図２６の粒子が回転する様子を示す図。
【図２８】図２６の粒子が回転する様子を示す図。
【図２９】図２６の粒子が回転する様子を示す図。
【図３０】第１電極と第２電極がストライプ状に配置されたスクリーンの断面図。
【図３１】透過型のスクリーンの入射面側にフレネルレンズ層を配置し、スクリーンの出射面側に光拡散層を配置した例を示す図。
【図３２】図３１の構成に加えて、フレネルレンズ層とスクリーンとの間にも光拡散層を配置した例を示す図。
【図３３】図３２からフレネルレンズ層を省略した例を示す図。
【図３４】スクリーンの出射面側の光拡散層に近接して、光吸収層を配置した例を示す図。
【図３５】図３３の構成に加えて、スクリーンの出射面と光拡散層との間に、レンズアレイ層とブラックマトリクス層を配置した例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  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。
【００１９】  図１は本開示の一実施形態による表示装置１０を示す図である。図１の表示装置１０は、コヒーレント光を射出するプロジェクタ２０と、プロジェクタ２０から射出されたコヒーレント光を投射するスクリーン４０と、第１光学系１とを備えている。スクリーン４０は、後述するように、出射光の拡散波面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。
【００２０】  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デバイス２２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２１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２１を有していてもよい。走査デバイス２２は、少なくとも一軸方向に回転自在の反射ミラー２３を有する。コヒーレント光源２１から射出したコヒーレント光は、反射ミラー２３に入射されて反射される。反射ミラー２３を回転させることで、反射ミラー２３で反射されたコヒーレント光をスクリーン４０上で走査させることができる。
【００２１】  図２はプロジェクタ２０がラスタ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例を示す図である。プロジェクタ２０内の反射ミラー２３を二次元方向に回転させることで、反射ミラー２３で反射されたコヒーレント光をスクリーン４０上の全域で走査させることができる。また、反射ミラー２３の回転速度を高速化させることで、スクリーン４０上のコヒーレント光のスキャン速度を高速化できる。反射ミラー２３は、決められた角度範囲で周期的に回転させてもよいし、スクリーン４０上の特定の位置のみにコヒーレント光が照射されるように、不連続な角度範囲で回転させてもよい。あるいは、反射ミラー２３を決められた角度範囲で周期的に回転させつつ、コヒーレント光源２１からコヒーレント光を射出するタイミングを調整することで、スクリーン４０上の特定の位置のみにコヒーレント光が照射されるようにしてもよい。プロジェクタ２０は、駆動回路３０がスクリーン４０に交流電圧を印加するタイミングに同期して、コヒーレント光の射出タイミングと反射ミラー２３の回転を制御する。
【００２２】  図３はスクリーン４０の断面図である。スクリーン４０は、複数の粒子６０と、複数の粒子６０を有する粒子層５５と、粒子層５５に電圧を印加することにより粒子層５５の粒子６０を駆動するための電場を形成する電極４１，４２とを有する。スクリーン４０の詳細説明は後述するが、スクリーン４０には、電極に交流電圧を印加するための駆動回路３０が接続されている。駆動回路３０にて電極に印加された交流電圧は、粒子層５５に印加されることになる。
【００２３】  図１に示す第１光学系１は、スクリーン４０の透過光または拡散光を観察者１５の観察方向に導き、スクリーン４０に投射された画像の実像１６ａまたは虚像１６ｂを観察者１５に観察させる。
【００２４】  第１光学系１は、例えばハーフミラー３を有する。ハーフミラー３は、スクリーン４０の透過光または拡散光を部分的に透過および反射させ、スクリーン４０に投射された画像の虚像１６ｂを観察者１５に観察させる。
【００２５】  図１の破線枠がスクリーン４０に投射された画像の虚像１６ｂを示している。観察者１５は、スクリーン４０に投射された画像よりも大きな虚像１６ｂを観察することができる。虚像１６ｂは、スクリーン４０とは異なる方向に配置されるため、観察者１５がスクリーン４０を直接観察できない位置にいる場合であっても、観察者１５はスクリーン４０に投射された画像の虚像１６ｂを観察できる。
【００２６】  第１光学系１は、ハーフミラー３以外の光学部材を有していてもよい。図４は第１光学系１として凹面鏡４を用いた例を示している。凹面鏡４を用いた場合には、観察者１５は凹面鏡４の位置にスクリーン４０に投射された画像の実像１６ａを観察することができる。この場合もスクリーン４０に投射された画像よりも大きな実像１６ａを観察することが可能となる。
【００２７】  図１および図４のいずれの場合も、粒子層５５に印加される電圧に応じた粒子６０の移動により、スクリーン４０に投射されたコヒーレント光の波面は時間変化するため、スクリーン４０上でのスペックルが視認されにくくなる。よって、第１光学系１によって観察される実像１６ａまたは虚像１６ｂもスペックルが視認されにくくなる。
【００２８】  図１および図４は、透過型のスクリーン４０を用いる例を示しているが、本実施形態は、反射型のスクリーン４０を用いる場合にも適用可能である。反射型のスクリーン４０を用いる場合は、スクリーン４０の反射方向に沿って第１光学系１を配置すればよい。以下の説明でも、一例として透過型のスクリーン４０を用いる例を示すが、同様に反射型のスクリーン４０を用いることも可能である。
【００２９】  図１および図４において、スクリーン４０と第１光学系１との間に第２光学系５を配置してもよい。図５はスクリーン４０とハーフミラー３との間に第２光学系５を配置した例を示し、図６はスクリーン４０と凹面鏡４との間に第２光学系５を配置した例を示す。第２光学系５は、プロジェクタ２０からスクリーン４０を透過したコヒーレント光が直接入射されない位置に配置される。このような位置に第２光学系５を配置するのは、プロジェクタ２０を透過した直接光が観察者１５の目に入らないようにする安全面の配慮のほか、直接光に起因する局所的な高輝度のスポットが発生すること、あるいはスペックルコントラストが強調されることを緩和するためである。
【００３０】  図５のスクリーン４０は透過型であり、プロジェクタ２０からのコヒーレント光の一部はそのまま透過して入射方向に沿って進行するが、残りのコヒーレント光は、スクリーン４０を透過する際に拡散する。この拡散光の大半は、第２光学系５に入射される。第２光学系５は、スクリーン４０で拡散されたコヒーレント光の拡散角度を屈折させて、第１光学系１に導く。
【００３１】  第２光学系５として凸レンズを用いた場合は、スクリーン４０で拡散されたコヒーレント光の拡散角度が凸レンズによって緩やかになる。したがって、スクリーン４０で拡散されたコヒーレント光のうち、第１光学系１に入射されるコヒーレント光の割合を増やすことができ、光の利用効率が向上する。
【００３２】  また、第２光学系５として凹レンズを用いた場合は、スクリーン４０で拡散されたコヒーレント光の拡散角度が凹レンズによってより大きくなる。したがって、実像１６ａまたは虚像１６ｂの拡大率をより大きくすることができる。
【００３３】  第１光学系１としてハーフミラー３を用いた場合、観察者１５は、図５の破線枠で示す虚像１６ｂを観察することになる。第２光学系５は、プロジェクタ２０からスクリーン４０を通過した直接光の進行方向とは異なる方向に配置されているため、直接光が観察者１５の目に入ることはなく、防眩性が向上する。
【００３４】  次に、スクリーン４０について詳細に説明する。図７はスクリーン４０の詳細な断面図である。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。拡散反射した画像光は、第２電極４２と第２カバー層４７を通過する。この結果、スクリーン４０の表示側面４０ｂ（図３参照）に対面して位置する観察者１５は、画像を観察することが可能となる。
【００３５】  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、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る。
【００３６】  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。
【００３７】  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。さらに、ガラス基板を用いることもできる。
【００３８】  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。透過型のスクリーン４０の場合、第２電極４２としてはＩＴＯ等の透明電極で形成するのが望ましい。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。
【００３９】  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。
【００４０】  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６０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８〜図１０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８〜図１０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８〜図１０に示された粒子６０は、球形状となっている。すなわち、図８〜図１０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。
【００４１】  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８〜図１０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６０）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６０）６７ｂを有している。すなわち、図８〜図１０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、散乱等によって、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。
【００４２】  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。
【００４３】  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。
【００４４】  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を積層することで、透過型スクリーン４０が得られる。
【００４５】  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。
【００４６】  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、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１５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。
【００４７】  透過型スクリーン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１５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１５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。
【００４８】  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。
【００４９】  ところで、コヒーレント光を用いてスクリーン４０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４０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４０にコヒーレント光を照射する場合、スクリーン４０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４０の各点に発生するスペックル波面はスクリーン４０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１５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。
【００５０】  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１５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。
【００５１】  本実施形態による透過型スクリーン４０は、図３に示すように、一対の電極４１，４２を有している。この一対の電極４１，４２は駆動回路３０に電気的に接続している。駆動回路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８〜図１０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８〜図１０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。
【００５２】  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。
【００５３】  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、駆動回路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、駆動回路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、駆動回路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９の状態を中心として、図１０の状態と図８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。
【００５４】  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８〜図１０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８〜図１０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。
【００５５】  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４０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。
【００５６】  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。
【００５７】  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。
【００５８】  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。
【００５９】  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。
【００６０】  また、粒子６０は、第１部分６１と第２部分６２の他に、第３部分を有していてもよい。図１１は、第１部分６１、第２部分６２および第３部分６３の３層構造からなる粒子６０を有するスクリーン４０の断面図である。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。
【００６１】  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。
【００６２】  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。
【００６３】  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。第３部分６３の面方向は、初期状態では、粒子層５５の面方向に略直交した方向に配置されている。
【００６４】  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の面方向に略直交した方向に配置されている。なお、初期状態で、第３部分６３の面方向を粒子層５５の面方向に略直交した方向に配置するには、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の面方向に略直交した方向になるようにしてもよい。
【００６５】  上述した図では、透過型スクリーン４０の断面構造について説明したが、本実施形態のスクリーン４０は、反射型であってもよい。図１２〜図１４は、粒子層５５内の粒子６０の拡散方向を図８〜図１０とは相違させることによって、反射型スクリーン４０として作用する原理を説明する図である。
【００６６】  第１部分６１及び第２部分６２は、同一の色でもよいし、第１部分６１及び第２部分６２の一方が透明でもよい。図８や図１２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や図１２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。
【００６７】  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１５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１５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。
【００６８】  また、粒子６０の第１部分６１及び第２部分６２は、図１６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１６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１５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１６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１５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。
【００６９】  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１７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１７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。
【００７０】  粒子６０の第１部分６１と第２部分６２の体積は、互いに異なっていてもよい。図１８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１８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。図１８に示す粒子６０は、図１９〜図２１のように回転する。より詳細には、図１９を回転中心として、図２０の回転方向と図２１の回転方向に回転する。
【００７１】  また、粒子６０は、図２２〜図２５に示すように、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とを有していてもよい。第１部分６１と第２部分６２の材料は、図１８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。
【００７２】  図２２〜図２５の粒子６０の第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１５に集中的に拡散光を集めることができ、この観察者１５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。図２２はスクリーン４０の断面図を示し、図２３〜図２５は、粒子６０の回転角度がそれぞれ相違する例を示している。粒子６０は、図２３を回転中心として、図２４の回転方向と図２５の回転方向とに交互に回転する。
【００７３】  反射型のスクリーン４０における粒子層５５内の粒子６０は、２層構造ではなく、３層構造であってもよい。図２６は３層構造の粒子６０を有する反射型のスクリーン４０の断面図である。図２７〜図２９は、粒子６０の回転角度がそれぞれ相違する例を示している。粒子６０は、図２７を回転中心として、図２８の回転方向と図２９の回転方向とに交互に回転する。
【００７４】  図２６〜図２９において、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１５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。
【００７５】  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。
【００７６】  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。
【００７７】  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。
【００７８】  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。
【００７９】  上述した各スクリーン４０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３０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３０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３０に示された第１電極４１及び第２電極４２によっても、駆動回路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。
【００８０】  上述した透過型または反射型のスクリーン４０は、必要に応じて、フレネルレンズ層や光拡散層、光吸収層、レンズアレイ、ブラックマトリクス等の各種の光制御層を積層してもよい。  図３１は透過型のスクリーン４０の入射面側にフレネルレンズ層（光方向変換部材）６を配置し、スクリーン４０の出射面側に光拡散層７を配置した例を示している。図３１のスクリーン４０は、上述した各種の透過型のスクリーン４０が適用可能である。
【００８１】  フレネルレンズ層６は、プロジェクタ２０からの光が入射される側に配置されている。フレネルレンズ層６は、プロジェクタ２０からの光を略平行光に偏向する。これにより、プロジェクタ２０からの光の大半をスクリーン４０に入射させることができ、光の利用効率が向上する。
【００８２】  また、光拡散層７は、スクリーン４０を通過した光を拡散させる作用を行う。スクリーン４０の粒子層５５には複数の粒子６０が含有されているが、光拡散層７がないとすると、これら粒子６０の隙間をすり抜けた光により、スクリーン４０の観察者１５の目に粒子６０が視認されてしまうおそれがある。そこで、スクリーン４０の出射面側に光拡散層７を配置することで、スクリーン４０を通過した光が拡散されて、観察者１５の目に粒子６０が視認されるおそれを防止できる。また、光拡散層７を設けることで、よりスペックルが視認されにくくなる。
【００８３】  図３２は、図３１の構成に加えて、フレネルレンズ層６とスクリーン４０との間にも、光拡散層８を配置した例を示している。スクリーン４０の入射面側にも光拡散層８を設けることで、粒子層５５内の複数の粒子６０の間をすり抜ける光の割合を減らすことができ、かつスペックルもより視認されにくくなる。
【００８４】  図３３は図３２からフレネルレンズ層６を省略した例を示している。図３３の場合、入射面側の光拡散層８に入射される光の一部がスクリーン４０に入射されないおそれがあるが、光拡散層７とスクリーン４０とを近接配置することで、光拡散層８に入射される光の大半をスクリーン４０に入射させることができる。また、フレネルレンズ層６を省略することにより、部材コストを削減できる。
【００８５】  図３４はスクリーン４０の出射面側の光拡散層７に近接して、光吸収層９を配置した例を示している。光吸収層９を設けることで、外光の反射を防止でき、スクリーン４０のコントラスト向上が図れる。また、光吸収層９にて紫外光を吸収できるようにすれば、紫外光が光拡散層７を突き抜けてスクリーン４０に入射されなくなり、スクリーン４０の劣化を防止でき、寿命向上が図れる。
【００８６】  図３５は図３３の構成に加えて、スクリーン４０の出射面と光拡散層７との間に、レンズアレイ層１１とブラックマトリクス層１２を配置した例を示している。
【００８７】  レンズアレイ層１１は、面方向に沿って配置された複数のマイクロレンズを有する。スクリーン４０から出射されてレンズアレイ層１１に入射された光は、レンズアレイ層１１の各マイクロレンズで屈折されて、ブラックマトリクス層１２を通過して、光拡散層７で拡散されて出射される。一方、出射面側の光拡散層７に入射された外光は、ブラックマトリクス層１２により吸収され、観察者１５の方向に反射する外光の割合を低減できる。
【００８８】  このように、本実施形態では、スクリーン４０の光軸後方側に、ハーフミラー３または凹面鏡４等からなる第１光学系１を配置するため、スクリーン４０に投射された画像を拡大した実像１６ａまた虚像１６ｂを観察者１５は観察することができる。本実施形態では、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。よって、観察者１５が観察する実像１６ａまたは虚像１６ｂにもスペックルは視認されなくなる。
【００８９】  また、本実施形態によるスクリーン４０の入射面側にフレネルレンズ層６を配置することにより、プロジェクタ２０からの光をより多くスクリーン４０に導くことができ、プロジェクタ２０からの光の利用効率が向上し、コントラストの向上が図れる。
【００９０】  さらに、本実施形態によるスクリーン４０の少なくとも一方の主面側に光拡散層７を配置することにより、スクリーン４０の粒子層５５内の粒子６０が観察者１５に観察されるおそれがなくなる。
【００９１】  また、本実施形態によるスクリーン４０の少なくとも一方の主面側に光吸収層９を配置することにより、この光吸収層９にて外光を吸収することができ、外光の反射が起きなくなってコントラストが向上する。
【００９２】  あるいは、本実施形態によるスクリーン４０の少なくとも一方の主面側にレンズアレイ層１１とブラックマトリクス層１２を配置することによっても、外光の反射とコントラストの向上が図れる。あるいは、光吸収材料を使用したルーバー層を用いることでも同様の効果を発現させることができる。
【００９３】  本開示の態様に係る表示装置は、例えば、車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用可能である。また、車両用ヘッドアップディスプレイ装置以外の種々の表示装置として適用可能である。
【００９４】  本開示の態様は、上述した個々の実施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。
【符号の説明】
【００９５】ｒａ  回転軸線、１  第１光学系、３  ハーフミラー、５  第２光学系、６  フレネルレンズ層、７，８  光拡散層、９  光吸収層、１０  表示装置、１１  レンズアレイ層、１２  ブラックマトリクス層、１５  観察者、１６ａ  実像、１６ｂ  虚像、２０  プロジェクタ、２１  コヒーレント光源、２２  走査デバイス、２３  反射ミラー、３０  駆動回路、４０  スクリーン、４０ａ、４０ｂ  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
【図１】
2018074602.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月29日(2018.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を射出するプロジェクタと、
前記プロジェクタから射出されたコヒーレント光を投射するスクリーンと、
前記スクリーンの透過光または拡散光を観察者の観察方向に導き、前記スクリーンに投射された画像の実像または虚像を観察者に観察させる第１光学系と、を備え、
前記スクリーンは、
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の位置及び向きの少なくとも一方を変化させるための電場を形成する電極と、を有
する、表示装置。
【請求項２】
コヒーレント光を射出するプロジェクタと、
前記プロジェクタから射出されたコヒーレント光を投射するスクリーンと、
前記スクリーンの透過光または拡散光を観察者の観察方向に導き、前記スクリーンに投射された画像の実像または虚像を観察者に観察させる第１光学系と、を備え、
前記スクリーンは、
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、を有し、
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部分に分散されて固定化された複数の拡散成分を含む、表示装置。
【請求項３】
前記第１光学系は、前記スクリーンの透過光または拡散光を部分的に透過および反射させるハーフミラーを有し、前記スクリーンに投射された画像の虚像を観察者に観察させる、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１光学系は、前記スクリーンの透過光または拡散光を反射させる凹面鏡を有し、前記スクリーンに投射された画像の実像を観察者に観察させる、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記スクリーンは、透過型であり、
前記スクリーンと前記第１光学系との間であって、前記プロジェクタから前記スクリーンを透過したコヒーレント光が直接入射されない位置に配置される第２光学系をさらに備え、
前記第１光学系は、前記第２光学系を通過したコヒーレント光を観察者の観察方向に導く、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記スクリーンは、前記粒子層に近接配置される光拡散層を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記スクリーンは、前記粒子層の前記光拡散層が近接配置される側とは反対側に近接配置され入射光の進行方向を変換させる光方向変換部材を有する、請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記スクリーンは、前記粒子層を間に挟んで両側に配置される２つの光拡散層を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記スクリーンは、前記光拡散層に近接配置され、所定の波長範囲の光を吸収する光吸収層を有する、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記スクリーンは、
前記粒子層と前記光拡散層との間に配置されるレンズアレイと、
前記レンズアレイと前記光拡散層との間に配置されるブラックマトリクスと、を有する、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記粒子の前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方は、光拡散または光吸収する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記複数の粒子の少なくとも一部は、前記第１部分または前記第２部分に拡散成分を含む、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記拡散成分は、前記第１部分及び第２部分の材料とは異なる屈折率を有する、請求項２又は１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記拡散成分は、樹脂ビーズ、ガラスビーズ、金属化合物、気体を含んだ多孔質物質、気泡のうち少なくとも１つを含んでいる、請求項２又は１２に記載の表示装置。
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月3日(2018.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を射出するプロジェクタと、
前記プロジェクタから射出されたコヒーレント光を投射するスクリーンと、
前記スクリーンの透過光または拡散光を観察者の観察方向に導き、前記スクリーンに投射された画像の実像または虚像を観察者に観察させる第１光学系と、を備え、
前記スクリーンは、
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の位置及び向きの少なくとも一方を変化させるための電場を形成する電極と、を有し、
前記第１部分及び前記第２部分の比誘電率は互いに異なる、表示装置。
【請求項２】
コヒーレント光を射出するプロジェクタと、
前記プロジェクタから射出されたコヒーレント光を投射するスクリーンと、
前記スクリーンの透過光または拡散光を観察者の観察方向に導き、前記スクリーンに投射された画像の実像または虚像を観察者に観察させる第１光学系と、を備え、
前記スクリーンは、
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、を有し、
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部分に分散されて固定化された複数の拡散成分を含み、
前記第１部分及び前記第２部分の比誘電率は互いに異なる、表示装置。
【請求項３】
前記第１光学系は、前記スクリーンの透過光または拡散光を部分的に透過および反射させるハーフミラーを有し、前記スクリーンに投射された画像の虚像を観察者に観察させる、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１光学系は、前記スクリーンの透過光または拡散光を反射させる凹面鏡を有し、前記スクリーンに投射された画像の実像を観察者に観察させる、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記スクリーンは、透過型であり、
前記スクリーンと前記第１光学系との間であって、前記プロジェクタから前記スクリーンを透過したコヒーレント光が直接入射されない位置に配置される第２光学系をさらに備え、
前記第１光学系は、前記第２光学系を通過したコヒーレント光を観察者の観察方向に導く、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記スクリーンは、前記粒子層に近接配置される光拡散層を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記スクリーンは、前記粒子層の前記光拡散層が近接配置される側とは反対側に近接配置され入射光の進行方向を変換させる光方向変換部材を有する、請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記スクリーンは、前記粒子層を間に挟んで両側に配置される２つの光拡散層を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記スクリーンは、前記光拡散層に近接配置され、所定の波長範囲の光を吸収する光吸収層を有する、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記スクリーンは、
前記粒子層と前記光拡散層との間に配置されるレンズアレイと、
前記レンズアレイと前記光拡散層との間に配置されるブラックマトリクスと、を有する、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記粒子の前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方は、光拡散または光吸収する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記複数の粒子の少なくとも一部は、前記第１部分または前記第２部分に拡散成分を含む、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記拡散成分は、前記第１部分及び第２部分の材料とは異なる屈折率を有する、請求項２又は１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記拡散成分は、樹脂ビーズ、ガラスビーズ、金属化合物、気体を含んだ多孔質物質、気泡のうち少なくとも１つを含んでいる、請求項２又は１２に記載の表示装置。
【国際調査報告】
2018074602.tif 000038
2018074602.tif 000039
2018074602.tif 000040
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