(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加電圧の大きさを変更することにより、光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることのできるスクリーンと、
前記スクリーンに前記光を投射し、前記スクリーンに画像を表示させるプロジェクターと、
前記スクリーンおよび前記プロジェクターの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記散乱状態とした前記スクリーンに前記光を投射させるとともに、前記スクリーンに表示させる画像の輝度レベルに応じて、前記散乱状態の光の散乱度合を変化させるように構成されており、
前記スクリーンは、２つの透明電極と、２つの前記透明電極の間に配置されていて、高分子分散型液晶を含む液晶層とを有し、
前記２つの透明電極のうちの一方は、複数の透明電極片を有し、
隣り合う前記透明電極片は、互いに噛み合うように配置されていることを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記スクリーンに表示する画像の輝度レベルが低い程、前記散乱状態での散乱度合を小さくする請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記散乱状態での光の散乱度合を、前記透過状態での光の散乱度合よりも高い範囲にて変化させる請求項１または２に記載の画像表示システム。
【請求項４】
前記スクリーンは、前記画像が表示される表示領域が複数の単位領域からなり、
前記制御部は、前記複数の単位領域についてそれぞれ独立して前記散乱状態での散乱度合を変化させることができる請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示システム。
【請求項５】
前記スクリーンは、一対の基板と、一対の基板間に設けられ、高分子中に液晶分子が分散してなる高分子分散型液晶層とを有している請求項１ないし４のいずれかに記載の画像表示システム。
【請求項６】
前記スクリーンは、電圧印加時に前記散乱状態となり、電圧非印加時に前記透過状態となる請求項５に記載の画像表示システム。
【請求項７】
前記スクリーンは、電圧印加時に前記透過状態となり、電圧非印加時に前記散乱状態となる請求項５に記載の画像表示システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記プロジェクターへ画像信号を出力するのに対応させて前記スクリーンを、前記散乱状態とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像表示システム。
【請求項９】
一方向に隣り合う前記透明電極片同士が、互いに噛み合うように配置されている請求項１ないし８のいずれかに記載の画像表示システム。
【請求項１０】
前記透明電極片は、基部と、前記基部の一方側へ突出していて、先端に向けて幅が漸減している複数の凸部と、前記基部の他方側へ突出していて、先端に向けて幅が漸減している複数の凸部とを有している請求項１ないし９のいずれかに記載の画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プロジェクター等によりスクリーン上に映像を表示する技術が知られている。近年、透過（透明）状態／散乱状態の切り替え可能なスクリーンを用い、スクリーンが散乱状態の場合に映像光を投影させて映像を表示する技術が提案されている。この技術を用いると、非映像投影時にスクリーンを透明な状態とすることで、未使用時の空間的な圧迫感を低減することが可能となる。このようなスクリーンの例として、液晶層により透過（透明）状態／散乱状態を切り替え可能なスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
液晶層により透過（透明）状態／散乱状態を切り替える技術としては、高分子中に液晶を分散させた高分子分散型液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献２）。このような高分子分散型液晶表示素子の動作原理は、液晶と高分子との屈折率の差を利用しており、ノーマルモードでは、電界印加により透過状態となり、電界除去により散乱状態となる。また、リバースモードでは、電界非印加により透過状態となり、電界印加により散乱状態となる。
【０００４】
このような高分子分散型液晶表示素子をスクリーンとして用いた場合、散乱状態としたところに映像光を投射することにより、スクリーンに所望の画像が表示される。しかしながら、従来では、散乱状態における光の散乱度合が一定であるため、言い換えれば、どのような画像が表示されているときでもスクリーンの光の散乱度合が同じであるため、例えば、次のような問題が生じてしまう。
【０００５】
例えば、スクリーンの散乱度合を強くして、明るい画像を鮮明に（高いコントラストで）観察できるようにすると、暗い画像を表示したときに、外光の散乱の影響により、その映像のコントラストが著しく低下する。反対に、スクリーンの散乱度合を弱くして、暗い画像を表示するときの外光の影響を低減させると、明るい画像を表示したときに、その画像のコントラストが低下する。また、散乱が弱いため、スクリーン上に輝度の高い部分（輝点）が発生して、観察者にとって眩しくて見づらい映像となる。特に、動画のような明るい画像と暗い画像とが混在する映像を表示する場合には、観察し難い画像となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−８２７４８号公報
【特許文献２】特開平１０−３６３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、画像の輝度レベルに応じてスクリーンの散乱度合を変更することにより、優れた表示特性を発揮することのできる画像表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示システムは、印加電圧の大きさを変更することにより、光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることのできるスクリーンと、
前記スクリーンに前記光を投射し、前記スクリーンに画像を表示させるプロジェクターと、
前記スクリーンおよび前記プロジェクターの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記散乱状態とした前記スクリーンに前記光を投射させるとともに、前記スクリーンに表示させる画像の輝度レベルに応じて、前記散乱状態の光の散乱度合を変化させるように構成されており、
前記スクリーンは、２つの透明電極と、２つの前記透明電極の間に配置されていて、高分子分散型液晶を含む液晶層とを有し、
前記２つの透明電極のうちの一方は、複数の透明電極片を有し、
隣り合う前記透明電極片は、互いに噛み合うように配置されていることを特徴とする。
これにより、スクリーンの散乱度合を、スクリーンに表示される画像に適した度合とすることができ、効果的に、スクリーンに表示される画像のコントラストを高めることができる。
【０００９】
本発明の画像表示システムでは、前記制御部は、前記スクリーンに表示する画像の輝度レベルが低い程、前記散乱状態での散乱度合を小さくすることが好ましい。
これにより、表示される画像が暗い程、外光の散乱を抑制し、外光の散乱の影響を少なくすることができる。そのため、暗い画像を表示する際の、その画像のコントラストの低下を抑制することができるとともに、明るい画像を表示する際には、散乱度合を高めてその画像のコントラストの低下を抑制することができる。すなわち、どのような輝度レベルの画像を表示する場合にもスクリーンの散乱度合がその画像に適した度合いとなり、高いコントラストを発揮することができる。
本発明の画像表示システムでは、前記制御部は、前記散乱状態での光の散乱度合を、前記透過状態での光の散乱度合よりも高い範囲にて変化させることが好ましい。
これにより、輝度レベルの低い画像を表示するときでも、その画像を高いコントラストで表示することができる。
【００１０】
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、前記画像が表示される表示領域が複数の単位領域からなり、
前記制御部は、前記複数の単位領域についてそれぞれ独立して前記散乱状態での散乱度合を変化させることができることが好ましい。
これにより、スクリーンの散乱度合を単位領域毎に制御することができるため、より効果的に、スクリーンに表示される画像のコントラストを高めることができる。
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、一対の基板と、一対の基板間に設けられ、高分子中に液晶分子が分散してなる高分子分散型液晶層とを有していることが好ましい。
これにより、スクリーンの構成が簡単となる。
【００１１】
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、電圧印加時に前記散乱状態となり、電圧非印加時に前記透過状態となることが好ましい。
これにより、スクリーンに画像を表示している時間（散乱状態の時間）が、スクリーンに画像を表示しない時間（透過状態の時間）よりも短い用途に適したスクリーンとなる。
本発明の画像表示システムでは、前記スクリーンは、電圧印加時に前記透過状態となり、電圧非印加時に前記散乱状態となることが好ましい。
これにより、スクリーンに画像を表示している時間（散乱状態の時間）が、スクリーンに画像を表示しない時間（透過状態の時間）よりも長い用途に適したスクリーンとなる。
本発明の画像表示システムでは、前記制御部は、前記プロジェクターへ画像信号を出力するのに対応させて前記スクリーンを、前記散乱状態とすることが好ましい。
これにより、スクリーンの未使用時に、スクリーンが与える圧迫感を低減することができる。
本発明の画像表示システムでは、一方向に隣り合う前記透明電極片同士が、互いに噛み合うように配置されていることが好ましい。
本発明の画像表示システムでは、前記透明電極片は、基部と、前記基部の一方側へ突出していて、先端に向けて幅が漸減している複数の凸部と、前記基部の他方側へ突出していて、先端に向けて幅が漸減している複数の凸部とを有していることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる画像表示システムを示す概略図である。
【図２】図１に示すスクリーンの断面図である。
【図３】図１に示すスクリーンの駆動を説明するための断面図である。
【図４】図１に示す画像表示システムが有するプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
【図５】スクリーンに表示する画像の輝度レベルとスクリーンに印加する電圧の大きさとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態に係る画像表示システムでのスクリーンに表示する画像の輝度レベルとスクリーンに印加する電圧の大きさとの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る画像表示システムが有するスクリーンの断面図である。
【図８】図７に示すスクリーンの平面図である。
【図９】図７に示すスクリーンの制御方法の一例を説明するための平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る画像表示システムが有するスクリーンの透明電極片を示す平面図である。
【図１１】図１０に示す透明電極片の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の画像表示システムを図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる画像表示システムを示す概略図、図２は、図１に示すスクリーンの断面図、図３は、図１に示すスクリーンの駆動を説明するための断面図、図４は、図１に示す画像表示システムが有するプロジェクターの光学系の構成を示す平面図、図５は、スクリーンに表示する画像の輝度レベルとスクリーンに印加する電圧の大きさとの関係を示すグラフである。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」と言い、下側を「下」と言う。
【００１５】
図１に示すように、画像表示システム（本発明の画像表示システム）１００は、スクリーン２００と、スクリーン２００に画像を表示するプロジェクター３００と、スクリーン２００およびプロジェクター３００の駆動を制御する制御部（制御装置）４００とを有している。なお、本実施形態の画像表示システム１００では、スクリーン２００の背面側から映像光を投射するリアプロジェクション型を採用しているが、これに限定されず、スクリーン２００の前面側から映像光を投射するフロントプロジェクション型であってもよい。
【００１６】
（スクリーン）
スクリーン２００は、スクリーン２００への印加電圧の大きさを変更することにより、光が散乱する散乱状態と光が透過する透過状態とを切り替えることができる。
図２に示すように、スクリーン２００は、一対の透明基板２０、２１と、一対の透明電極２２、２３と、一対の配向膜２４、２５と、一対の透明基板２０、２１の間を封止する封止部２９と、一対の透明基板２０、２１の間に封入された液晶層２６とを有している。このような構成によれば、後述するような駆動によって、簡単に、散乱状態と透過状態とを切り替えることができる。
【００１７】
透明基板２０の下面には透明電極２２が形成されており、透明電極２２の下面には配向膜２４が形成されている。また、透明基板２１の上面には透明電極２３が形成されており、透明電極２３の上面には配向膜２５が形成されている。
透明基板２０、２１は、透明電極２２、２３および配向膜２４、２５を支持する機能を有している。このような透明基板２０、２１の構成材料は、特に限定されないが、例えば、石英ガラス等のガラスやポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料等が挙げられる。この中でも特に、石英ガラス等のガラスで構成されたものであるのが好ましい。これにより、反り、撓み等の生じにくい、より安定性に優れたスクリーン２００を得ることができる。
また、透明電極２２、２３は、導電性を有しており、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムオキサイド（ＩＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）等で構成されている。また、配向膜２４、２５は、例えば、例えばポリイミド等からなる膜にラビング処理等の配向処理を施したものである。
【００１８】
液晶層２６は、ＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）２６１を含んでいる。このような液晶層２６は、透過（透明）状態と散乱状態とを印加電界の強度により切替えることができる。ＰＤＬＣ２６１は、高分子部２６２と液晶部２６３とを含んでおり、例えば液晶性モノマー等の高分子前駆体と液晶分子との混合物により形成することができる。ＰＤＬＣ２６１を形成するには、混合物を配向膜２４、２５により配向させた状態で、混合物に紫外線光等のエネルギーを照射して液晶性モノマーを重合させる。すると、液晶性モノマーは、配向を保持したまま重合し、配向規制力を有する高分子部２６２になる。液晶分子は、高分子部２６２から相分離されて液晶部２６３を構成し、高分子部２６２の配向規制力により配向する。
【００１９】
本実施形態のＰＤＬＣ２６１はリバース型である。そのため、液晶層２６は、一対の透明電極２２、２３間に電圧が印加されていない電圧非印加状態において透過性を有する透過状態となり、一対の透明電極２２、２３間に電圧が印加されている電圧印加状態において拡散性を有する散乱状態となる。
具体的には、電圧非印加状態においては、図３（ａ）に示すように、液晶部２６３が高分子部２６２と同一方向に配向しているため、液晶部２６３と高分子部２６２との間で屈折率が連続しており、ＰＤＬＣ２６１に入射した光はほとんど拡散されずに射出され、透過状態となる。反対に、電圧印加状態では、図３（ｂ）に示すように、高分子部２６２では高分子に方位角が変化しないのに対して、液晶部２６３では液晶分子の方位角が電界に応じて変化し、これにより、高分子部２６２と液晶部２６３との間で屈折率が不連続に変化することにより入射した光が散乱されて射出され、光散乱状態となる。
【００２０】
このような透過状態と散乱状態とを切り替えることができるスクリーン２００によれば、スクリーン２００を使用しない場合には、スクリーン２００を透過状態とすることでスクリーン２００を透明とすることができる。そのため、例えば、スクリーン２００を生活空間にて使用する場合等には、スクリーン２００が与える圧迫感を低減することができる。
【００２１】
散乱状態での光の散乱度合は、透明電極２２、２３間に印加する電圧の大きさによって変化し、透明電極２２、２３間へ印加する電圧を大きくするに連れて、散乱度合が大きくなる。
なお、このようなスクリーン２００は、スクリーン２００に画像を表示している時間（散乱状態の時間）が、スクリーン２００に画像を表示しない時間（透過状態の時間）よりも短い用途に用いるのが好ましい。これにより、スクリーン２００の省電力駆動が可能となる。
【００２２】
（プロジェクター）
プロジェクター３００としては、スクリーン２００に画像を表示することができれば、特に限定されないが、空間光変調装置に形成した像をスクリーン２００に拡大投射する照明投射型のプロジェクターや、スクリーン２００に光を走査して画像を形成する走査型のプロジェクターであってもよい。以下に、プロジェクター３００の一例を示す。
【００２３】
図４は、プロジェクター３００の光学系の構成を示す平面図である。図４に示すように、プロジェクター３００は、照明光学系３１０と、色分離光学系３２０と、平行化レンズ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂと、空間光変調装置３４０Ｒ、３４０Ｇ、３４０Ｂと、光合成部であるクロスダイクロイックプリズム３５０とを備えている。
照明光学系３１０は、光源３１１と、リフレクタ３１２と、第１のレンズアレイ３１３と、第２のレンズアレイ３１４と、偏光変換素子３１５と、重畳レンズ３１６とを有している。
【００２４】
光源３１１は、超高圧水銀ランプであり、リフレクタ３１２は、放物面鏡を有して構成されている。光源３１１から射出された放射状の光束は、リフレクタ３１２で反射されて略平行光束となり、第１のレンズアレイ３１３へと射出される。なお、光源３１１としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えばメタルハライドランプ等を採用してもよい。また、リフレクタ３１２としては、放物面鏡に限らず、楕円面鏡からなるリフレクタの射出面に平行化凹レンズを配置した構成を採用してもよい。
【００２５】
第１のレンズアレイ３１３および第２のレンズアレイ３１４は、小レンズをマトリクス状に配列して形成されている。光源３１１から射出された光束は、第１のレンズアレイ３１３によって複数の微小な部分光束に分割され、各部分光束は、第２のレンズアレイ３１４および重畳レンズ３１６によって照明対象である３つの空間光変調装置３４０Ｒ、３４０Ｇ、３４０Ｂの表面で重畳される。
【００２６】
偏光変換素子３１５は、ランダム偏光の光束を一方向に振動する直線偏光（Ｓ偏光若しくはＰ偏光）に揃える機能を有しており、本実施形態では、色分離光学系３２０での光束の損失が少ないＳ偏光に揃えている。
色分離光学系３２０は、照明光学系３１０から射出された光束（Ｓ偏光）を、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の３色の色光に分離する機能を有しており、Ｂ光反射ダイクロイックミラー３２１、ＲＧ光反射ダイクロイックミラー３２２、Ｇ光反射ダイクロイックミラー３２３、および反射ミラー３２４、３２５を備えている。
【００２７】
照明光学系３１０から射出された光束のうち、Ｂ光の成分は、Ｂ光反射ダイクロイックミラー３２１によって反射され、さらに反射ミラー３２４、３６１によって反射されて平行化レンズ３３０Ｂに至る。一方、照明光学系３１０から射出された光束のうち、Ｇ光、Ｒ光の成分は、ＲＧ光反射ダイクロイックミラー３２２によって反射され、さらに反射ミラー３２５によって反射されてＧ光反射ダイクロイックミラー３２３に至る。その中のＧ光の成分は、Ｇ光反射ダイクロイックミラー３２３および反射ミラー３６２に反射されて平行化レンズ３３０Ｇに至り、Ｒ光の成分は、Ｇ光反射ダイクロイックミラー３２３を透過して、反射ミラー３６３に反射されて平行化レンズ３３０Ｒに至る。
【００２８】
平行化レンズ３３０Ｒ、３３０Ｇ、３３０Ｂは、照明光学系３１０からの複数の部分光束を、空間光変調装置３４０Ｒ、３４０Ｇ、３４０Ｂをそれぞれ照明するように各部分光束が、それぞれ略平行な光束となるように設定されている。
平行化レンズ３３０Ｒを透過したＲ光は、空間光変調装置３４０Ｒに至り、平行化レンズ３３０Ｇを透過したＧ光は、空間光変調装置３４０Ｇに至り、平行化レンズ３３０Ｂを透過したＢ光は、空間光変調装置３４０Ｂに至る。
【００２９】
空間光変調装置３４０Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置であって、透過型液晶表示装置である。空間光変調装置３４０Ｒに設けられた図示しない液晶パネルは、２つの透明基板の間に、光を画像信号に応じて変調するための液晶層を封入している。空間光変調装置３４０Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム３５０へ入射する。なお、空間光変調装置３４０Ｇ、３４０Ｂの構成および機能は、空間光変調装置３４０Ｒと同様である。
【００３０】
クロスダイクロイックプリズム３５０は、三角柱状の４つのプリズムを貼り合わせることにより、略正方形断面の角柱状に形成されたものであり、Ｘ字状の貼り合わせ面に沿って誘電体多層膜３５１、３５２が設けられている。誘電体多層膜３５１は、Ｇ光を透過してＲ光を反射し、誘電体多層膜３５２は、Ｇ光を透過してＢ光を反射する。そして、クロスダイクロイックプリズム３５０は、空間光変調装置３４０Ｒ、３４０Ｇ、３４０Ｂから出射された各色光の変調光をそれぞれ入射面３５０Ｒ、３５０Ｇ、３５０Ｂから入射して合成し、カラー画像を表す画像光を形成し、投写光学部３６０に射出する。
これにより、プロジェクター３００から、直線偏光である映像光Ｌが出射される。
【００３１】
（制御部）
図１に示すように、制御部４００は、プロジェクター３００へ画像信号を出力する画像信号出力部４１０と、スクリーン２００の駆動（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御するスクリーン制御部４２０とを有している。画像信号出力部４１０からの画像信号を受けたプロジェクター３００は、その画像信号に基づく映像光Ｌを出射する。
【００３２】
このような制御部４００は、画像信号出力部４１０からプロジェクター３００へ画像信号を出力するのに対応させて、スクリーン制御部４２０によってスクリーン２００の駆動を制御するように構成されている。具体的には、制御部４００は、画像信号出力部４１０から画像信号を出力していない状態では、スクリーン制御部４２０によってスクリーン２００を透過状態（透明）とする。反対に、制御部４００は、画像信号出力部４１０から画像信号を出力している状態では、スクリーン制御部４２０によってスクリーン２００を散乱状態とする。
【００３３】
このような制御によれば、プロジェクター３００から映像光Ｌが出射されていないとき、すなわちスクリーン２００に表示する画像が存在しないときには、スクリーン２００を透明な状態とすることができる。また、プロジェクター３００から映像光Ｌが出射されているときは、スクリーン２００を散乱状態とすることができ、スクリーン２００に映像光Ｌに対応する画像を表示することができる。すなわち、簡単な制御によって、スクリーン２００に画像が表示されているとき以外は、スクリーン２００を透過状態とすることができ、省電力化を図ることができるとともに、生活空間へ与える圧迫感を低減することができる。
【００３４】
また、制御部４００は、スクリーン２００に映像光Ｌを投射させるとともに、スクリーン２００に表示させる画像（映像光Ｌにより形成される画像）の輝度レベルに応じて、散乱状態の光の散乱度合を変化させるように構成されている。これにより、スクリーン２００に表示される画像に適した散乱度合とすることにより、効果的に、画像のコントラストを高めることができる。なお、映像には、静止画と動画とが含まれるが、動画の場合、１コマずつ、その画像に適するように散乱度合を変化させるのが好ましい。これにより、コントラストの均一性が取れた動画を表示することができる。
なお、散乱度合の程度は、例えば、ヘイズ値で表すことができる。ヘイズ値は、曇りの度合い（全透過光に対する散乱光の割合）を表す値であり、数値が小さい程、透過率が大きい（透明性が高い）ことを意味する。このようなヘイズ値（％）は、Ｔｄ／Ｔｔ×１００（Ｔｄ：拡散透過率、Ｔｔ：全光線透過率）で算出することができる。
【００３５】
また、スクリーン２００に表示する画像の輝度レベルは、輝度レベルを算出する領域における各画素の輝度（階調）の平均値により表すことができる。最も輝度の高い白色の輝度を「１」とし、最も輝度の低い黒色の輝度を「０」すると、全域が白色の画像の輝度レベルは「１」であり、全域が黒色の画像の輝度レベルは「０」である。また、白黒画像や、有彩色が混じった画像の輝度レベルは、「０」〜「１」の間の数値にて表すことができ、白色（または白色に近い色）を多く含む明るい画像程「１」に近づき、黒色（または黒色に近い色）を多く含む暗い画像程「０」に近づく。
【００３６】
スクリーン制御部４２０は、スクリーン２００に表示する画像の輝度レベルが低い程（０に近い程）、スクリーン２００の散乱状態での散乱度合を小さくするように、スクリーン２００の駆動を制御する。これにより、表示される画像が暗い程、外光の散乱を抑制し、外光の散乱の影響を少なくすることができる。そのため、暗い画像を表示する際の、その画像のコントラストの低下を抑制することができるとともに、明るい画像を表示する際には、散乱度合を高めてその画像のコントラストの低下を抑制することができる。すなわち、どのような輝度レベルの画像を表示する場合にもスクリーン２００の散乱度合がその画像に適した度合いとなり、高いコントラストを発揮することができる。
【００３７】
スクリーン制御部４２０は、スクリーン２００の散乱度合を透明電極２２、２３間に印加する電圧の大きさによって変化させる。スクリーン制御部４２０は、散乱状態での散乱度合を、透過状態での散乱度合よりも高い範囲にて変化させる。具体的には、スクリーン２００を透過状態とするために透明電極２２、２３間に印加する電圧をＶｔ（通常は０Ｖ）、散乱状態とするために透明電極２２、２３間に印加する電圧をＶｓとすると、ＶｓはＶｔよりも大きい。また、スクリーン２００が散乱し始める閾値電圧をＶｔｈとすると、ＶｔはＶｔｈ以下であり、ＶｓはＶｔｈよりも大きい。これにより、輝度レベル「０」の画像を表示するときでも、スクリーン２００がわずかに散乱状態となることによってスクリーン２００の背後に存在する物体を視認させなくすることができ、その画像の視認性を高め、高いコントラストで表示することができる。
すなわち、散乱状態であって、輝度レベル「１」の画像を表示するときに透明電極２２、２３間に印加する電圧値をＶｍａｘとし、輝度レベル「０」の画像を表示するときに透明電極２２、２３間に印加する電圧値をＶｍｉｎとしたとき、Ｖｔ≦Ｖｔｈ＜Ｖｍｉｎ＜Ｖｍａｘなる関係を満足することが好ましい。
【００３８】
また、図５に示すように、輝度レベルの高さと透明電極２２、２３間に印加する電圧の大きさとの関係は、線形に制御するのが好ましい。言い換えれば、輝度レベルを「ｘ」とし、電圧値を「ｙ」としたとき、ｙをｘの一次関数で表すことができるように制御するのが好ましい。これにより、各輝度レベルの画像において、コントラストの低下を効果的に抑制することができるとともに、透明電極２２、２３間への電圧印加の制御が簡単となる。
【００３９】
なお、ＶｍｉｎとＶｍａｘの間の電圧値は、画像の輝度レベルに応じて無段階に制御してもよいし、段階を設定して制御してもよい。例えば、輝度レベルが「０」超「０．２５」未満の画像については、電圧値をＶ１とし、輝度レベルが「０．２５」以上「０．５」未満の画像については、電圧値をＶ２とし、輝度レベルが「０．５」以上「０．７５」未満の画像については、電圧値をＶ３とし、輝度レベルが「０．７５」以上「１」未満の画像については、電圧値をＶ４としてもよい。この場合、電圧値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４は、Ｖｔｈ＜Ｖｍｉｎ＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖｍａｘなる関係を満足している。
【００４０】
ここで、スクリーン２００の散乱度合を小さくすることは、スクリーン２００の透過率を高くすることを意味している。輝度レベル「０」の画像を表示するとき（透明電極２２、２３間に電圧Ｖｍｉｎを印加したとき）のスクリーン２００の透過率は、特に限定されないが、５０％以上、７０％以下であるのが好ましい。また、輝度レベル「１」の画像を表示するとき（透明電極２２、２３間に電圧Ｖｍａｘを印加したとき）のスクリーン２００の透過率は、特に限定されないが０％以上、２０％以下であるのが好ましい。
【００４１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る画像表示システムでのスクリーンに表示する画像の輝度レベルとスクリーンに印加する電圧の大きさとの関係を示すグラフである。
以下、第２実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの駆動モードが異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００４２】
本実施形態のスクリーン２００では、液晶層２６に含まれるＰＤＬＣ２６１は、ノーマル型である。そのため、液晶層２６は、電圧非印加状態において散乱状態となり、電圧印加状態において透過状態となる。このような構成のスクリーン２００によれば、簡単かつ確実に、散乱状態と透過状態とを切り替えることができる。
このようなスクリーン２００では、散乱状態での光の散乱度合は、透明電極２２、２３間に印加する電圧の大きさによって変化し、透明電極２２、２３間へ印加する電圧を小さくするに連れて、散乱度合が大きくなる。
なお、このようなスクリーン２００は、スクリーン２００に画像を表示している時間（散乱状態の時間）が、スクリーン２００に画像を表示しない時間（透過状態の時間）よりも長い用途に用いるのが好ましい。これにより、スクリーン２００の省電力駆動が可能となる。
【００４３】
スクリーン制御部４２０は、スクリーン２００に表示する画像の輝度レベルが低い程（「０」に近い程）、スクリーン２００の散乱状態での散乱度合を小さくするように、スクリーン２００の駆動を制御する。
スクリーン制御部４２０は、スクリーン２００の散乱度合を透明電極２２、２３間に印加する電圧の強度によって変化させる。具体的には、スクリーン２００を透過状態とするために透明電極２２、２３間に印加する電圧をＶｔ、散乱状態とするために透明電極２２、２３間に印加する電圧をＶｓとすると、ＶｓはＶｔよりも小さい。また、スクリーン２００の透過率が最大値で飽和するときの透明電極２２、２３間に印加する電圧をＶｓａｔとすると、ＶｔはＶｓａｔ以上であり、ＶｓはＶｓａｔよりも小さい。これにより、スクリーン２００に輝度レベル「０」の画像を表示するときでも、スクリーン２００がわずかに散乱状態となることによってスクリーン２００の背後に存在する物体を視認させなくすることができ、その画像の視認性を高め、高いコントラストで表示することができる。
すなわち、散乱状態であって、輝度レベル「１」の画像を表示するときに透明電極２２、２３間に印加する電圧値をＶｍｉｎとし、輝度レベル「０」の画像を表示するときに透明電極２２、２３間に印加する電圧値をＶｍａｘとしたとき、Ｖｔ≧Ｖｓａｔ＞Ｖｍａｘ＞Ｖｍｉｎなる関係を満足することが好ましい。
【００４４】
また、図６に示すように、輝度レベルの高さと透明電極２２、２３間に印加する電圧の大きさとの関係は、線形に制御するのが好ましい。言い換えれば、輝度レベルを「ｘ」とし、電圧値を「ｙ」としたとき、ｙをｘの一次関数で表すことができるように制御するのが好ましい。これにより、各輝度レベルの画像において、コントラストの低下を効果的に抑制することができるとともに、透明電極２２、２３間への電圧印加の制御が簡単となる。
このような第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００４５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第３実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係る画像表示システムが有するスクリーンの断面図、図８は、図７に示すスクリーンの平面図、図９は、図７に示すスクリーンの制御方法の一例を説明するための平面図である。
【００４６】
以下、第３実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの構成および制御部の制御方法が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００４７】
図７および図８に示すように、本実施形態のスクリーン２００Ａは、透明電極２３が複数に分割されている。言い換えれば、透明基板２１上には、複数の透明電極片２３１が形成されている。これら複数の透明電極片２３１は、マトリックス状に配列されており、図示しない透明基板上に形成された図示しない回路に接続されている。この回路は、例えば、マトリックス状に配列されたＴＦＴ（スイッチング素子）と、ＴＦＴに対応して形成されたゲート線およびデータ線と、ゲート線に所望の電圧を印加するゲートドライバーと、データ線に所望の電圧を印加するデータドライバー等を有している。そのため、スクリーン２００Ａでは、各透明電極片２３１への電圧印加を独立して制御することができる。なお、以下では、説明の便宜上、１つの透明電極片２３１と透明電極２２とが重なる領域を「単位領域Ｓ１」とする。
なお、スクリーン２００Ａの平面視における単位領域Ｓ１の大きさ（すなわち、透明電極片２３１の大きさ）は、特に限定されないが、１×１ｃｍ〜１０×１０ｃｍ程度であるのが好ましい。
【００４８】
制御部４００（スクリーン制御部４２０）は、複数の単位領域Ｓ１についてそれぞれ独立して散乱状態での散乱度合を変化させることができる。具体的には、スクリーン制御部４２０は、単位領域Ｓ１毎に、その単位領域Ｓ１に表示される画像の輝度レベルが低い程（「０」に近い程）、散乱状態での散乱度合を小さくするように、スクリーン２００Ａの駆動を制御する。
【００４９】
ここで、スクリーン２００Ａに表示する画像によっては、明るい部分（輝度レベルが「１」よりな領域）と、暗い部分（輝度レベルが「０」よりな領域）とが混在している場合もある。本実施形態によれば、単位領域Ｓ１毎に、散乱度合を制御することができる。そのため、前述のように明るい部分と暗い部分とが混在しているような画像を表示する場合、明るい部分に対応する単位領域Ｓ１では散乱度合を大きくし、暗い部分に対応する単位領域Ｓ１では散乱度合を小さくすることにより、表示される画像のコントラストを高めることができる。
【００５０】
具体的に一例を挙げて説明すると、図９に示すように、スクリーン２００Ａに、暗い背景の中に人間Ｈが映っている写真画像を表示する場合には、比較的明るい部分である人間Ｈと重なる単位領域Ｓ１（Ｓ１’）については散乱度合を大きくし、比較的暗い部分である背景と重なる単位領域Ｓ１（Ｓ１”）については散乱度合を小さくする。これによって、明るい部分はより明るく、暗い部分はより暗く表示することができるため、スクリーン２００Ａに表示された前記写真画像のコントラストを高めることができる。
なお、単位領域Ｓ１の散乱度合の制御方法は、前述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
このような第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００５１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の画像表示システムの第４実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第４実施形態に係る画像表示システムが有するスクリーンの透明電極片を示す平面図、図１１は、図１０に示す透明電極片の変形例を示す平面図である。
以下、第４実施形態の画像表示システムについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第４実施形態にかかる画像表示システムは、スクリーンの透明電極片の形状が異なる以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、前述した第３実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５２】
図１０に示すように、本実施形態のスクリーン２００Ｂでは、複数の透明電極片２３１は、横方向に隣り合う透明電極片２３１同士が噛み合うように形成されている。具体的には、各透明電極片２３１は、基部２３１ａと、基部２３１ａの左側（一方側）へ突出する複数の凸部２３１ｂと、基部２３１ａの右側（他方側）へ突出する複数の凸部２３１ｃとを有している。
【００５３】
各凸部２３１ｂ、２３１ｃは、同じ形状（大きさを含む）であり、先端に向けて幅が漸減している。本実施形態では、各凸部２３１ｂ、２３１ｃは、略直角三角形をなしており、これらが鋸刃状に配置されている。また、隣り合う一対の凸部２３１ｂによって形成される凹部２３１ｄは、凸部２３１ｃに対応する形状（ほぼ同じ形状）をなしており、隣り合う一対の凸部２３１ｃによって形成される凹部２３１ｅは、凸部２３１ｂに対応する形状（ほぼ同じ形状）をなしている。
【００５４】
互いに隣り合う透明電極片２３１Ａ、２３１Ｂについて説明すると、これらは、透明電極片２３１Ａの凸部２３１ｂと、透明電極片２３１Ｂの凸部２３１ｃとが噛み合うように配置されている。言い換えれば、これらは、透明電極片２３１Ａの凸部２３１ｂによって、透明電極片２３１Ｂの凹部２３１ｅを埋めるように配置されている。また、互いに隣り合う透明電極片２３１Ａ、２３１Ｃについて説明すると、これらは、透明電極片２３１Ａの凸部２３１ｃと、透明電極片２３１Ｃの凸部２３１ｂとが噛み合うように配置されている。言い換えれば、これらは、透明電極片２３１Ａの凸部２３１ｃによって、透明電極片２３１Ｃの凹部２３１ｄを埋めるように配置されている。
【００５５】
透明電極片２３１をこのような形状・配置とすることにより、次のような効果を発揮することができる。例えば、透明電極片２３１Ａに対応する単位領域Ｓ１Ａと、透明電極片２３１Ｂに対応する単位領域Ｓ１Ｂとに散乱度合の差が生じている場合、その差に応じて、単位領域Ｓ１Ａに表示される画像と単位領域Ｓ１Ｂに表示される画像とに明るさの差が生じる場合がある。このように、単位領域Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ間に明るさの差が生じると、単位領域Ｓ１Ａと単位領域Ｓ１Ｂの境界にて、画像の明るさが不自然（急峻に）に変化し、スクリーン２００Ｂに表示される画像が、色の変化に連続性のない不自然な画像となってしまうおそれがある。
そのため、本実施形態のように、隣り合う透明電極片２３１Ａ、２３１Ｂを互いに噛み合わせることにより、単位領域Ｓ１Ａと単位領域Ｓ１Ｂの境界にて、画像の明るさを連続的に変化させ、グラデーションをつけることにより、色の変化に連続性のある自然な画像をスクリーン２００Ｂに表示することができる。
【００５６】
特に、本実施形態では図１０の横方向（透明電極片２３１Ａ、２３１Ｂの配列方向）において、透明電極片２３１Ａしか存在しない第１の領域（透明電極片２３１Ａの基部２３１ａに対応する領域）と、透明電極片２３１Ｂしか存在しない第２の領域（透明電極片２３１Ｂの基部２３１ａの領域）とを有しているため、各単位領域Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂにて高いコントラストの画像を表示することができる。
【００５７】
また、透明電極片２３１Ａ、２３１Ｂの間に、透明電極片２３１Ａ、２３１Ｂが共に存在する第３の領域（透明電極片２３１Ａの基部２３１ａと透明電極片２３１Ｂの基部２３１ａの間の領域）では、透明電極片２３１Ａ側から透明電極片２３１Ｂ側へ向けて、透明電極片２３１Ａの占有率が漸減するとともに、透明電極片２３１Ｂの占有率が漸増する。そのため、単位領域Ｓ１Ａと単位領域Ｓ１Ｂの境界にて、画像の明るさをより効果的に連続的に変化させることができ、色の変化により連続性のある自然な画像をスクリーン２００Ｂに表示することができる。
このような第４実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、凸部２３１ｂ、２３１ｃの形状としては、特に限定されず、例えば、図１１に示すように、輪郭が曲線で構成された形状をなしていていてもよい。
【００５８】
以上、本発明の画像表示システムについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
Ｓ１、Ｓ１Ａ、Ｓ１Ｂ……単位領域  １００……画像表示システム  ２００、２００Ａ、２００Ｂ……スクリーン  ２０、２１……透明基板  ２２、２３……透明電極  ２３１、２３１Ａ、２３１Ｂ、２３１Ｃ……透明電極片  ２３１ａ……基部  ２３１ｂ、２３１ｃ……凸部  ２３１ｄ、２３１ｅ……凹部  ２４、２５……配向膜  ２６……液晶層  ２６１……ＰＤＬＣ  ２６２……高分子部  ２６３……液晶部  ２９……封止部  ３００……プロジェクター  ３１０……照明光学系  ３１１……光源  ３１２……リフレクタ  ３１３……レンズアレイ  ３１４……レンズアレイ  ３１５……偏光変換素子  ３１６……重畳レンズ  ３２０……色分離光学系  ３２１……Ｂ光反射ダイクロイックミラー  ３２２……ＲＧ光反射ダイクロイックミラー  ３２３……Ｇ光反射ダイクロイックミラー  ３２４……反射ミラー  ３２５……反射ミラー  ３３０Ｂ……平行化レンズ  ３３０Ｇ……平行化レンズ  ３３０Ｒ……平行化レンズ  ３４０Ｂ……空間光変調装置  ３４０Ｇ……空間光変調装置  ３４０Ｒ……空間光変調装置  ３５０……クロスダイクロイックプリズム  ３５０Ｒ……入射面  ３５０Ｂ……入射面  ３５０Ｇ……入射面  ３５１……誘電体多層膜  ３５２……誘電体多層膜  ３６０……投写光学部  ３６１……反射ミラー  ３６２……反射ミラー  ３６３……反射ミラー  ４００…制御部  ４１０…画像信号出力部  ４２０…スクリーン制御部  Ｈ……人間  Ｌ……映像光
【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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