(57)【要約】  【課題】鉛直方向の視野角を広げることが可能な透過型スクリーンおよびこの透過型スクリーンを搭載したリアプロジェクションテレビの提供。  【解決手段】第１の基板４１と、第２の基板４２と、第１の基板４１と第２の基板４２とによって挟持された液晶４３とを有する液晶ＭＬＡ３２を備える。液晶４３は、視野角変更信号を受けると、等電位分布が変化して、位置に応じて屈折率が変化する。透過型スクリーン３では、透過光が液晶４３の屈折率の変化の影響を受けて、鉛直方向の視野角が変化する。【選択図】図６
2006227172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向視野角拡大用レンズと、鉛直方向視野角拡大用レンズとを備える透過型スクリーンであって、
前記鉛直方向視野角拡大用レンズは、
第１の基板と、
第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板とによって挟持された液晶とを有する液晶マイクロレンズアレイであり、
前記液晶の等電位分布を変化させることによって、鉛直方向の視野角を拡大する、透過型スクリーン。
【請求項２】
前記第１の基板は、前記第２の基板との対向面上に第１の電極が形成されており、
前記第２の基板は、前記第１の基板との対向面上に第２の電極が形成されており、
前記第１の電極と前記第２の電極に対して印加された電圧に応じて、前記液晶の等電位分布を変化させる、請求項１に記載の透過型スクリーン。
【請求項３】
前記第２の電極は、水平方向に長軸をもつストライプ状である、請求項１または２に記載の透過型スクリーン。
【請求項４】
前記第１の基板と前記第２の基板は、それぞれ樹脂フィルムである、請求項１〜３のいずれかに記載の透過型スクリーン。
【請求項５】
フレネルレンズを備え、
前記鉛直方向視野角拡大用レンズは、前記フレネルレンズと、前記水平方向視野角拡大用レンズとの間に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の透過型スクリーン。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の透過型スクリーンを備えるプロジェクションテレビであって、
視野角変更信号を生成して、前記透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を調整する鉛直方向視野角調整部を備える、プロジェクションテレビ。
【請求項７】
前記鉛直方向視野角調整部は、前記透過型スクリーンに表示する画像の輝度を検出する画像輝度検出部を備え、前記画像輝度検出部によって検出された輝度に基づいて、前記視野角変更信号を生成して、前記透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を調整する、請求項６に記載のプロジェクションテレビ。
【請求項８】
前記鉛直方向視野角調整部は、周辺の明るさを検出する周辺明度検出部を備え、前記周辺明度検出部によって検出された周辺の明るさに基づいて、前記視野角変更信号を生成して、前記透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を調整する、請求項６または７に記載のプロジェクションテレビ。
【請求項９】
前記鉛直方向視野角調整部は、観察者が当該透過型スクリーンに表示される画像の所望する輝度を入力できる輝度入力部を備え、前記輝度入力部に入力された輝度に基づいて、前記視野角変更信号を生成して、前記透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を調整する、請求項６〜８のいずれかに記載のプロジェクションテレビ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学エンジンから出射された光に基づいて画像を表示する透過型スクリーン、およびこの透過型スクリーンを備えるプロジェクションテレビに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学エンジンに表示された画像を透過型スクリーン上に拡大投射する背面投射型プロジェクションテレビ（以下、ＲＰＴＶという。）では、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）光学エンジンを具備するものが一般的であった。
【０００３】
これに対して、近年、ＲＰＴＶには、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ−Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ−Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ−Ｄｅｖｉｃｅ）などのマイクロデバイスを用いた光学エンジンが搭載されている。ＲＰＴＶは、これらのマイクロデバイスによって生成される画像を投影光学系によって拡大結像することにより、高品位の画質を提供する大型テレビシステムとしての実用化が進められている。
【０００４】
図１１に示すように、ＲＰＴＶに備えられる透過型スクリーン１００は、拡散光を平行光に変換するフレネルレンズ１０１と、フレネルレンズ１０１の透過光を、観察者から見て水平な方向（以下、水平方向という。）に拡散するレンチキュラーレンズ１０２と、レンチキュラーレンズ１０２の透過光をさらに水平方向に拡散するとともに観察者から見て鉛直な方向（以下、鉛直方向という。）に拡散する拡散板１０３と、前面パネル１０４とを備える。
透過型スクリーン１００では、レンチキュラーレンズ１０２と拡散板１０３とを積層することによって、光の拡散の度合いを大きくして、視野角を広げる工夫がされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、拡散板１０３による光の拡散は小さいので、上述した透過型スクリーン１００では、水平方向の視野角はレンチキュラーレンズ１０２によって大きく広がるものの、鉛直方向の視野角の広がりは小さい。
したがって、透過型スクリーン１００を備えるＲＰＴＶでは、観察者が表示された画像を上方向や下方向から観察する場合に、観察できる範囲が制限される。このため、観察者は、透過型スクリーン１００に表示されている画像を、例えば寝ながら下から観察したり、高い位置から観察したりすることなどが困難となる。
【特許文献１】特開平６−３０８６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上説明した従来の実情を鑑みて提案されたものであり、鉛直方向の視野角を広げることができる透過型スクリーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、鉛直方向視野角拡大用レンズとして、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とによって挟持された液晶とを有する液晶マイクロレンズアレイを備え、前記液晶の等電位分布を変化させることによって、透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を広げることができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の（１）〜（９）を提供する。
【０００８】
（１）水平方向視野角拡大用レンズと、鉛直方向視野角拡大用レンズとを備える透過型スクリーンであって、前記鉛直方向視野角拡大用レンズは、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とによって挟持された液晶とを有する液晶マイクロレンズアレイであり、前記液晶の等電位分布を変化させることによって、鉛直方向の視野角を拡大する、透過型スクリーン。
【０００９】
（２）前記第１の基板は、前記第２の基板との対向面上に第１の電極が形成されており、前記第２の基板は、前記第１の基板との対向面上に第２の電極が形成されており、前記鉛直方向視野角拡大用レンズは、前記第１の電極と前記第２の電極に対して印加された電圧に応じて、前記液晶の等電位分布を変化させる、前記（１）に記載の透過型スクリーン。
【００１０】
（３）前記第２の電極は、水平方向に長軸をもつストライプ状で、鉛直方向にアレイを形成する、前記（１）または（２）に記載の透過型スクリーン。
【００１１】
（４）前記第１の基板と前記第２の基板は、それぞれ樹脂フィルムである、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の透過型スクリーン。
【００１２】
（５）フレネルレンズを備え、前記鉛直方向視野角拡大用レンズは、前記フレネルレンズと、前記水平方向視野角拡大用レンズとの間に配置される、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の透過型スクリーン。
【００１３】
（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の透過型スクリーンを備えるプロジェクションテレビであって、前記視野角変更信号を生成して、前記透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を調整する鉛直方向視野角調整部を備える、プロジェクションテレビ。
【００１４】
（７）前記鉛直方向視野角調整部は、前記透過型スクリーンに表示する画像の輝度を検出する画像輝度検出部を備え、前記画像輝度検出部によって検出された輝度に基づいて、前記視野角変更信号を生成して、前記透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を調整する、前記（６）に記載のプロジェクションテレビ。
【００１５】
（８）前記鉛直方向視野角調整部は、周辺の明るさを検出する周辺明度検出部を備え、前記周辺明度検出部によって検出された明るさに基づいて、前記視野角変更信号を生成して、前記透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を調整する、前記（６）または（７）に記載のプロジェクションテレビ。
【００１６】
（９）前記鉛直方向視野角調整部は、観察者が、当該透過型スクリーンに表示される画像の輝度を入力できる輝度入力部を備え、前記輝度入力部に入力された輝度に基づいて、前記視野角変更信号を生成して、前記透過型スクリーンの鉛直方向の視野角を調整する、前記（６）〜（８）のいずれかに記載のプロジェクションテレビ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の透過型スクリーンおよびリアプロジェクションテレビは、第１の基板と、第２の基板と、第１の基板と第２の基板とによって挟持された液晶とを有する液晶マイクロレンズアレイであって、前記液晶の等電位分布を変化させることによって、鉛直方向の視野角を変化させる鉛直方向視野角拡大用レンズを備えているので、鉛直方向の視野角を広げることが可能であり、また、液晶の等電位分布を変化させることによって、鉛直方向の視野角を変化させることができる。
したがって、本発明の透過型スクリーンおよびリアプロジェクションテレビは、鉛直方向の視野角を広げて、表示された画像の観察範囲を、鉛直方向に広げることができる。また、鉛直方向の画像の観察範囲を、変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について、詳細に説明する。
まず、図１を参照しながら、本発明の透過型スクリーン３について説明する。
【００１９】
透過型スクリーン３には、後述する光学エンジン２から出射された光（以下、画像光という。）が一方主面（以下、背面という）側に照射され、後述する光学エンジン２のマイクロデバイス２１に表示された画像が投射される。観察者は、透過型スクリーン３に投射された画像を、他方主面（以下、前面という）側から観察する。
【００２０】
本発明の透過型スクリーン３は、背面側から、画像光を拡大投影光から平行光に変換して出射するフレネルレンズ３１と、鉛直方向視野角拡大用レンズである液晶ＭＬＡ（マイクロレンズアレイ）３２と、水平方向視野角拡大用レンズであるレンチキュラーレンズ３３と、透過光を拡散させる拡散板３４と、拡散板３４やレンチキュラーレンズ３３などを保護する前面パネル３５とを備える。なお、図１では、紙面に垂直な方向が、鉛直方向を示している。
【００２１】
なお、レンチキュラーレンズ３３と、拡散板３４とは一体化していてもよい。
また、前面パネル３５には、前面側に反射防止処理層３６が形成されている。反射防止処理層３６は、透過型スクリーン３の外部の光が、透過型スクリーン３に入射した場合に反射率を低下させるために設けられている。
【００２２】
フレネルレンズ３１は、画像光を拡大投影光から平行光に変換して出射する。用いられるフレネルレンズ３１の形状などは特に限定されず、例えば従来より用いられているような、断面が山型形状をした複数の同心円状のレンズから構成されるシートを用いることができる。
【００２３】
レンチキュラーレンズ３３は、図２に示すように、複数のシリンドリカルレンズ３３ａが、母線３３ｂが互いに平行となるように、配置された構成を有する。すなわち、シリンドリカルレンズ３３ａが一定周期（具体的には８０〜１６０μｍ）で規則的に並んだアレイ形状をしている。レンチキュラーレンズ３３は、図２中矢印Ａで示すシリンドリカルレンズ３３ａの母線３３ｂに対して垂直な方向に、光を拡散させる。
レンチキュラーレンズ３３は、透過型スクリーン３に、シリンドリカルレンズ３３ａの母線３３ｂが鉛直方向と一致するように、備えられる。したがって、レンチキュラーレンズ３３は、視野角を水平方向に拡大する水平方向視野角拡大レンズの働きを担う。
【００２４】
液晶ＭＬＡ３２は、鉛直方向視野角拡大用レンズであり、図３に示すように、第１の基板４１と、第２の基板４２と、第１の基板４１と第２の基板４２とによって挟持された液晶４３とが備えられている。
液晶ＭＬＡ３２は、視野角変更信号に基づいて液晶４３の等電位分布が変化することによって、開口が変化する。液晶ＭＬＡ３２の開口が変化することによって、透過型スクリーン１の鉛直方向の視野角が拡大する。液晶ＭＬＡ３２は、鉛直方向に視野角を広げるレンチキュラーレンズとしての役割を果たすことが好ましい。視野角変更信号としては、電圧を用いることが好ましい。
【００２５】
液晶ＭＬＡ３２は、第１の基板４１が背面側に位置するように、透過型スクリーン３に備えられる。また、液晶ＭＬＡ３２は、フレネルレンズ３１とレンチキュラーレンズ３３との間に備えられることが好ましい。
また、液晶ＭＬＡ３２は、平坦なフィルム形状であるために、射出成形などによって形成されるレンチキュラーレンズと比較して、積層が容易である。したがって、鉛直方向視野角拡大用レンズとして液晶ＭＬＡ３２を用いることにより、レンチキュラーレンズを用いた場合と比較して、例えば積層が容易になるなど、透過型スクリーン３に鉛直方向視野角拡大用レンズの実装する上での利点が大きくなる。
【００２６】
第１の基板４１と液晶４３との間には、第１の配向膜４４が形成されており、第２の基板４２と液晶４３との間には、第２の配向膜４５が形成されている。また、第１の基板４１には、第１の配向膜４４との接触面、すなわち第２の基板４２との対向面に第１の電極層４６が形成されており、第２の基板４２には、第２の配向膜４５との接触面、すなわち第１の基板４１との対向面に第２の電極層４７が形成されている。
すなわち、液晶ＭＬＡ３２は、第１の配向膜４４と、液晶４３と、第２の配向膜４５とが、第１の基板４１と第２の基板４２とによって挟持された構成となっている。
【００２７】
第１および第２の基板４１、４２は、透明、すなわち、可視光透過率が８０％以上であることが好ましく、ガラスを用いて形成されてもよく、樹脂フィルムを用いて形成されてもよいが、両基板とも樹脂フィルムによって形成されるのがより好ましい。また、一方がガラスを用いて形成されており、他方が樹脂フィルムを用いて形成されていてもよい。第１および第２の基板４１、４２を、樹脂フィルムによって形成することにより、液晶ＭＬＡ３２の厚さを薄くして重量を軽くすることが可能となる。したがって、透過型スクリーン３全体の厚さを薄くして重量を軽くすることや、ＲＰＴＶ１全体の重量を軽くすることができる。
第１および第２の基板４１、４２を形成するために用いられる具体的な樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリカーボネート等が挙げられる。
【００２８】
第１および第２の電極層４６、４７は、電圧が印加される。
第２の電極層４７は、図４に示すように、水平方向に長軸をもつストライプ状で、鉛直方向にアレイを形成していることが好ましい。詳述すると、略長方形状である複数の電極層４７−１〜４７−ｎが、長軸が水平方向と一致し、鉛直方向に沿って並ぶように配置されたパターンである。
第２の電極層４７が上述したパターンであるため、第１および第２の電極層４６、４７に電圧が印加されたときに、液晶４３内に等電位分布が生じ、液晶４３内部の配向が位置に応じて変化する。
電極層４７−１〜４７−ｎは、幅（鉛直方向に沿った長さ）が１０〜１００μｍであることが好ましい。また、各電極層４７−１〜４７−ｎの間隔は、液晶４３の厚さの１．５〜８倍であることが好ましく、１．５〜５倍であることがより好ましい。
【００２９】
また、第１の電極層４６は、パターンが形成されていない、いわゆるベタ膜であることが好ましい。
なお、第１および第２の電極層４６、４７に印加される電圧と、液晶４３の配向との関係については、詳細を後述する。
【００３０】
第１および第２の電極層４６、４７は、導電性の材料を用いて形成されることが好ましい。
第１の電極層４６は、透明な導電性材料を用いて形成されることが好ましい。具体的な材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ2などが挙げられる。透明な材料を用いて第１の電極層４６を形成することにより、例えば透過型スクリーン３に表示される画像に第１の電極層４６の影が映し出されるなど、第１の電極層４６が透過型スクリーン３に表示される画像に対して及ぼす影響を、低減することができる。
また、第２の電極層４７は、透明な導電性材料を用いて形成してもよいが、図６により後述するように、入射光が集光する場所を電極がない場所とすることも可能であるため、透明ではない導電性材料を用いて形成してもよく、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やＳｎＯ2のほかに、例えば、ＡｇやＣｕなどを用いて形成することもできる。
【００３１】
第１および第２の配向膜４４、４５は、電圧が印加されていない場合の液晶４３の配向を、一定方向とする。
第１および第２の配向膜４４、４５は、例えば、ポリイミドを用いて形成される。
【００３２】
なお、便宜上、背面側に形成された配向膜を第１の配向膜４４といい、前面側に形成された配向膜を第２の配向膜４５という。
【００３３】
液晶４３は、印加される電圧に応じて生じる配向の変化によって、光の透過が領域毎に変化し、透過光を鉛直方向に拡散させる。
液晶４３は、屈折率異方性Δｎが０．１〜０．５であり、室温において液晶性を示す低分子液晶であれば特に限定されず、具体的には５−シアノビフェニル（５ＣＢ）液晶などが例示される。また、液晶４３の厚さは、液晶ＭＬＡ３２の形状の制御が容易である点、薄くすれば電圧の印加に対する応答が速くなるという点から、５〜２０μｍであることが好ましい。
【００３４】
液晶４３は、電圧が印加されていない場合には、各分子の長軸が第１および第２の配向膜４４、４５の主面に対して水平となるように配向しているが、電圧が印加されている場合には、配向が乱れる。配向が乱れると、屈折率の変化が生じる。
【００３５】
第１および第２の電極層４６、４７に電圧が印加されると、液晶４３のうち、第２の電極層４７が形成されている範囲、すなわち、電極層４７−１〜４７−ｎと第１の電極層４６とによって挟まれている範囲は、等電位分布が生じるために液晶４３の配向が乱れる。一方、第２の電極層４７が形成されていない範囲、すなわち、電極層４７−１〜４７−ｎと第１の電極層４６とによって挟まれていない範囲は、等電圧分布が生じないために液晶４３の配向が保持される。
【００３６】
したがって、第１および第２の電極層４６、４７に電圧が印加されると、図５に示すように、液晶４３では、配向の規則性が、電極層４７−ｍと電極層４７−（ｍ＋１）（但し、ｍは１以上（ｎ−１）以下の整数。）の中心Ｃで維持され、中心Ｃから離れるに従って乱れるために、中心Ｃから離れるに従って等電位分布が変化する。液晶４３は、等電位分布の変化に従って空間的な液晶配向状態が変化する。液晶４３は、配向状態の変化により屈折率分布が生じるので、図６に示すように、鉛直方向にシリンドリカルレンズがアレイ状に、すなわち一定周期で規則的に並んでいるのと同様な効果を示す配向となる。
【００３７】
したがって、液晶４３の配向性が乱れた位置で屈折率変化が生じるために、液晶４３を透過する光は、この屈折率変化の影響を受ける。具体的には、液晶４３の配向が乱れた部分と液晶４３の配向が保持された部分で屈折率差が生じ、液晶４３の配向が保持された部分に、入射光を集光する特性が生じる。このため、液晶４３を透過した光は、鉛直方向に拡散した光となり、透過型スクリーン３では、鉛直方向の視野角が広がる。
なお、図５では、第１および第２の配向膜４４、４５を省略して示している。
【００３８】
また、第１および第２の電極層４６、４７に対して印加する電圧を変えることによって、液晶４３の層内の等電位分布が変化するために、液晶４３の配向も変化する。したがって、第１および第２の電極層４６、４７に印加する電圧を制御することによって、液晶４３の入射光の集光位置を変化させ、液晶４３を透過する光の拡散の度合いを変化させることが可能となる。
【００３９】
したがって、透過型スクリーン３は、第１および第２の電極層４６、４７に印加する電圧を変化させることで液晶４３の等電位分布を制御して、透過する光の拡散の度合いを変化させて、鉛直方向の視野角を調整することが可能となる。
【００４０】
また、後述する光学エンジン２から出射される光の量は一定なので、視野角を広げると、観察者にとって、視野角を広げる前と比較して画面が暗くなる。したがって、透過型スクリーン３では、鉛直方向の視野角を変化させることにより、表示される画像の輝度や観察者が観察している場所の明るさなどに応じて、画面の明るさを調整することができる。
【００４１】
つぎに、図７を用いて本発明のＲＰＴＶ１について詳細に説明する。
ＲＰＴＶ１は、画像を生成する光学エンジン２と、光学エンジン２から出射された光を反射して透過型スクリーン３に供給する反射ミラー４と、上述した透過型スクリーン３と、透過型スクリーン３の鉛直方向の視野角を調整する鉛直方向視野角調整部５０と、内部に光学エンジン２、反射ミラー４、鉛直方向視野角調整部５０が収納されており、表面に透過型スクリーン３が設けられている筐体５とを備える。
【００４２】
光学エンジン２は、透過型スクリーン３に投射する画像が表示されるマイクロデバイス２１を備える。マイクロデバイス２１としては、例えばＬＣＤ素子、ＬＣＯＳ素子、ＤＭＤなどが挙げられる。
また、光学エンジン２は、マイクロデバイス２１の駆動信号を生成する信号処理ユニット（図示せず）と、マイクロデバイス２１を照射する光源２３と、マイクロデバイス２１から出射された光を拡大するレンズユニット２４と、光学エンジン２内部の熱を外部へ放出するための空冷ファン（図示せず）とを備える。
【００４３】
鉛直方向視野角調整部５０は、視野角変更信号を生成して、透過型スクリーン３に供給することによって、透過型スクリーン３の鉛直方向の視野角を調整する。鉛直方向視野角調整部５０は、好ましくは透過型スクリーン３と別個に、筐体５の適切な箇所に設けられる。視野角変更信号は、例えば、マイクロデバイス２１に表示される画像の輝度や、周辺の明るさや、観察者によって入力された所望の輝度を示すデータなどに基づいて生成される。前述したように、視野角変更信号としては、電圧を用いることが好ましい。
【００４４】
視野角変更信号として電圧を用いる場合、鉛直方向視野角調整部５０としては、例えば図８に示す構成を備えるものが挙げられる。なお、図８に示す構成はあくまでも一例であり、鉛直方向視野角調整部５０の構成は、この構成に限定されるものではない。
【００４５】
鉛直方向視野角調整部５０は、第１および第２の電極層４６、４７に電気的に接続している電源５１と、マイクロデバイス２１に表示される画像の輝度を検出する画像輝度検出部５２と、周辺の明るさを検出する周辺明度検出部５３と、観察者によって所望の輝度を示すデータが入力される輝度入力部５４と、画像輝度検出部５２、周辺明度検出部５３、および輝度入力部５４から供給された信号に基づいて電源５１からの出力電圧を制御する制御部５５とを備える。
【００４６】
電源５１は、第１のおよび第２の電極層４６、４７と電気的に接続しており、第１および第２の電極層４６、４７に対して電圧を印加する。電源５１が第１および第２の電極層４６、４７に印加する電圧が変化すると、液晶４３の等電位分布が変化し、透過型スクリーン３の鉛直方向の視野角が変化する。
【００４７】
画像輝度検出部５２は、例えばマイクロデバイス２１から出射している光の明るさや、信号処理ユニットで生成されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の輝度を検出することなどにより、マイクロデバイス２１に表示される画像の輝度を検出して、検出した輝度を示す信号を、制御部５５に供給する。画像輝度検出部５２を備えることにより、鉛直方向視野角調整部５０は、表示される画像の輝度に応じて鉛直方向の視野角を自由に制御することができる。
【００４８】
周辺明度検出部５３は、ＲＰＴＶ１の周辺の明るさを検出することにより、観察者が画像を観察する場所の明るさを検出して、検出した明るさを示す信号を、制御部５５に供給する。画像輝度検出部５２を備えることにより、鉛直方向視野角調整部５０は、周辺の明るさに応じて鉛直方向の視野角を自由に制御することができる。
【００４９】
輝度入力部５４は、観察者が所望の輝度を入力すると、入力した輝度に応じた信号を、制御部５５に供給する。
例えば、観察者が、暗い場所で画像を観察するときなどに低い輝度を入力すると、輝度入力部５４は、低い輝度を示す信号を、制御部５５に供給する。また、観察者が、明るい場所で画像を観察するときなどに高い輝度を入力すると、輝度入力部５４は、高い輝度を示す信号を、制御部５５に供給する。輝度入力部５４を備えることにより、観察者は、状況に応じて鉛直方向の視野角を自由に選択することができる。
【００５０】
制御部５５は、電源５１を制御することによって、第１および第２の電極層４６、４７に印加する電圧を制御する。第１および第２の電極層４６、４７に印加する電圧の制御に応じて、液晶４３の等電位分布が変化し、透過型スクリーン３の鉛直方向の視野角が変化する。
また、制御部５５は、画像輝度検出部５２、周辺明度検出部５３、および輝度入力部５４から供給された信号に基づいて、第１および第２の電極層４６、４７に印加される必要がある電圧の理論値を判断し、この理論値と実際に第１および第２の電極層４６、４７に印加されている電圧の電圧値とを比較して、実際に第１および第２の電極層４６、４７に印加されている電圧が高いか否かを判断する。次いで、判断した結果に基づいて電源５１を制御して、第１および第２の電極層４６、４７に印加する電圧を制御する。
また、制御部５５は、予め設定されたデータに基づいて、第１および第２の電極層４６、４７に印加する電圧を制御してもよい。
【００５１】
以上説明したように、本発明の透過型スクリーン３は、液晶４３の等電位分布が変化することによって、鉛直方向の視野角が変化する液晶ＭＬＡ３２を備えるために、鉛直方向の視野角を変化させることができる。したがって、本発明の透過型スクリーン３は、鉛直方向の視野角を広げて、表示された画像を、上方向や下方向から観察しやすくすることができる。すなわち、表示された画像を観察できる範囲を、鉛直方向に沿って拡大することができる。
また、本発明の透過型スクリーン３は、鉛直方向の視野角を変化させることが可能となり、鉛直方向の視野角を変化させることによって、画面の明るさを調節することが可能となる。
【００５２】
また、本発明のＲＰＴＶ１は、視野角変更信号を生成して、透過型スクリーン３の鉛直方向の視野角を調整する鉛直方向視野角調整部５０を備える。したがって、状況に応じて透過型スクリーン３の鉛直方向の視野角を変化させることが可能であり、また、画面の明るさを調節することが可能となる。
【００５３】
例えば、マイクロデバイス２１に液晶が用いられている場合に、透過型スクリーン３に輝度が低い画像を表示すると、光学エンジン２からの光が漏れてしまうために、本来黒を表示すべき部分が明るくなって（以下、「黒浮きが生じる」ともいう）しまう。したがって、表示される画像の輝度が低い場合には、視野角を広くして画面を暗くし、表示される画像に黒浮きが生じることを防ぐことが好ましい。
本発明の透過型スクリーン３を用いることにより、ＲＰＴＶ１は、視野角を広げることができ、黒浮きを防止できるため好ましい。
【００５４】
また、周辺が明るい場合には、画面が暗いと、観察者は、表示されている画像を観察しにくくなる。したがって、周辺が明るい場合には、視野角を狭くして、画面を明るくすることが好ましい。
また、周辺が暗い場合には、画面が暗くても、観察者は、画像を観察しやすい。したがって、周辺が暗い場合には、視野角を広げて、大勢の観察者が多方向から画像を観ることができるように設定することが可能となる。
【００５５】
また、表示される画像の輝度が低い場合には、画像を明確に表示するために必要となる光の量は少ないために鉛直方向の視野角を広げ、表示される画像が明るい場合には、画像を明確に表示するために必要となる光の量が増えるために鉛直方向の視野角を狭くするなどの調整をすることが可能となる。
【００５６】
また、例えば、ＲＰＴＶ１の外部に、鉛直方向の視野角を調整するためのつまみを取り付け、このつまみを手動で操作することにより、電源５１を手動で制御して、鉛直方向の視野角を手動で調整することも可能である。このようにすることにより、観察者は、画面を所望の明るさとすることが可能となり、好ましい。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００５８】
１．液晶ＭＬＡおよび透過型スクリーンの作製
＜液晶ＭＬＡの作製＞
最初に、図９に示すように、ポリカーボネート製のシートを用いて形成された第１の基板６１上に、ＩＴＯを用いて第１の電極層６２を形成し、その上に第１のポリイミド膜６３を形成して配向処理を行い、第１の積層体６４を形成した。
また、ポリカーボネート製のシートを用いて形成された第２の基板６５上に、幅が２０μｍである複数の電極層が５０μｍの間隔で配列したパターンである第２の電極層６６を、ＩＴＯを用いて形成し、その上に第２のポリイミド膜６７を形成して配向処理を行い、第２の積層体６８を形成した。
次いで、第２の積層体６８上に直径１０μｍのスペーサ（図示せず）を散布し、屈折率異方性Δｎが０．２〜０．３であり、室温で液晶性を示す単分子液晶６９を注入し、第１の積層体６４を、第１のポリイミド膜６３が単分子液晶６９と対向するように単分子液晶６９上に積層して、液晶ＭＬＡ７０を作製した。また、第２の電極層６６および第１の電極層６２に、端子を取り付けた。
【００５９】
＜透過型スクリーンの作製＞
実施例
フレネルレンズ上に、作製した液晶ＭＬＡ７０を積層した。次いで、液晶ＭＬＡ７０上に、レンチキュラーレンズを、各シリンドリカルレンズの母線の方向が、図９中矢印Ｄで示すような、第２の電極層６６を構成する複数の電極層の配列方向（以下、矢印Ｄ方向という）と一致するように配置した。さらに、拡散板と、前面カバーとを順次積層して、透過型スクリーンを作製した。
【００６０】
比較例
実施例と比較して、液晶ＭＬＡ７０を積層しない以外は実施例と同様に、フレネルレンズ上に、レンチキュラーレンズと、拡散板と、前面カバーとを順次積層して、透過型スクリーンを作製した。
【００６１】
２．液晶ＭＬＡの評価
最初に、液晶ＭＬＡ７０を、矢印Ｄ方向が鉛直方向と一致するように設置した。
次に、液晶ＭＬＡ７０の端子を電源と接続し、１ＫＨｚの交流電圧を、０Ｖから３Ｖまで徐々に変化させながら印加した。図１０に示すような水平方向の視野角θＨと鉛直方向の視野角θＶとを測定したところ、表１に示すように、水平方向の視野角θＨは０°であり、鉛直方向の視野角θＶが電圧の上昇に従って０°から１８°まで増大した。
【００６２】
視野角の測定方法を、図１０を用いて説明する。図１０は、光源から光が液晶ＭＬＡ７０に入射する場合に、光が拡散していく様子を示す模式図である。
鉛直方向の視野角とは、光源からの光が液晶ＭＬＡ７０に対してほぼ垂直に入射するとき、液晶ＭＬＡ７０の画面中央から垂直方向に２メートル離れた位置Ｐにおける映像光の輝度を１とする場合、位置Ｐから上方（または下方）へ上がって（下がって）いき、映像光の輝度が０．５となる位置と画面中央とを結ぶ線Ｌ１（Ｌ１’）と、画面中央からの垂線Ｌ０とがなす角θＶを意味する。通常、上方と下方のθＶは同じ値である。
また、水平方向の視野角とは、位置Ｐから右方向（または左方向）に移動していき、映像光の輝度が０．５となる位置と画面中央とを結ぶ線Ｌ２（Ｌ２’）と、画面中央からの垂線Ｌ０とがなす角θＨを意味する。通常、上方と下方のθＨは同じ値である。
なお、映像光の輝度は、分光放射輝度計によって測定する。
【００６３】
３．実施例の透過型スクリーンの評価
最初に、本実施例の透過型スクリーンを、レンチキュラーレンズを構成する各シリンドリカルレンズの母線の方向が鉛直方向と一致するように設置した。
次に、本実施例の透過型スクリーンに対して、視野角変更信号を供給し、水平方向の視野角と鉛直方向の視野角とを測定した。具体的には、本実施例の透過型スクリーンの端子を電源と接続し、１ＫＨｚの交流電圧を、０Ｖから３Ｖまで徐々に変化させながら第１および第２の電極層６２、６６に印加し、水平方向の視野角θＶと鉛直方向の視野角θＨとを測定した。
その結果、表１に示すように、水平方向の視野角θＨは、電圧の上昇に拘わらず３５°の一定値をとなった。また、鉛直方向の視野角θＶは、電圧の上昇に従って１０°から３０°まで増大した。
【００６４】
４．比較例の透過型スクリーンの評価
最初に、本比較例の透過型スクリーンを、レンチキュラーレンズを構成する各シリンドリカルレンズの母線の方向が鉛直方向と一致するように設置した。
次に、比較例の透過型スクリーンについて、実施例の透過型スクリーンと同様に水平方向の視野角θＨと鉛直方向の視野角θＶとを測定したところ、表１に示すように、水平方向の視野角θＨは３５°であり、鉛直方向の視野角θＶは１０°であった。
【００６５】
【表１】
2006227172.tif 000003
【００６６】
表１に示す結果から、液晶ＭＬＡ７０および実施例の透過型スクリーンは、電圧が印加されると鉛直方向の視野角が広がることが判明した。具体的には、第１および第２の電極層６２、６６に印加される電圧の上昇に従って鉛直方向の視野角θＶが大きくなり、比較例の透過型スクリーンと比べて鉛直方向の視野角θＶを広げられることが判明した。また、電圧印加により視野角が調整できることが判明した。
【００６７】
５．プロジェクションテレビの評価
実施例の透過型スクリーンを、図８に示す鉛直方向視野角調整部５０を備えるプロジェクションテレビに搭載する。
次いで、輝度が低い画像を表示すると、透過型スクリーンの視野角が広がり、画面が暗くなる。したがって、表示される画像は、黒浮きが防止され、観察者にとって観察しやすい画像となる。
また、周辺を明るくすると、透過型スクリーンの視野角が狭くなり、画面が明るくなる。したがって、表示された画像は、明るい場所でも観察しやすい画像となる。
また、周辺を暗くすると、透過型スクリーンの視野角が広くなる。したがって、観察者は、表示された画像を、上方向や下方向からも観ることができる。
また、観察者が入力する輝度が高い場合には、鉛直方向の視野角が狭くなり、画面が明るくなる。また、観察者が入力する輝度が低い場合には、鉛直方向の視野角が広がり、画面が暗くなる。したがって、表示された画像は、観察者が所望する明るさとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の透過型スクリーンを示す断面図である。
【図２】本発明の透過型スクリーンに備えられるレンチキュラーレンズを示す斜視図である。
【図３】本発明の透過型スクリーンに備えられる液晶ＭＬＡを示す断面図である。
【図４】液晶ＭＬＡに形成されるストライプ状の電極を示す平面図である。
【図５】電圧を印加したときの液晶の等電位分布図である。
【図６】電圧を印加したときに液晶内で配向性の変化が生じている状態を示す概念図である。
【図７】リアプロジェクションＴＶを示す概略構成図である。
【図８】液晶ＭＬＡに印加する電圧を制御する鉛直方向視野角調整部を示すブロック図である。
【図９】実施例で作製した液晶ＭＬＡを示す断面図である。
【図１０】実施例で測定した鉛直方向視野角と水平方向視野角とを示す概略図である。
【図１１】従来の透過型スクリーンを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ＲＰＴＶ（リアプロジェクションテレビ）
２  光学エンジン
３  透過型スクリーン
４  反射鏡
５  筐体
２１  マイクロデバイス
２３  光源
２４  レンズユニット
３１  フレネルレンズ
３２  液晶ＭＬＡ（液晶マイクロレンズアレイ）
３３  レンチキュラーレンズ
３４  拡散板
３５  前面パネル
３６  反射防止処理層
４１  第１の基板
４２  第２の基板
４３  液晶
４４  第１の配向膜
４５  第２の配向膜
４６  第１の電極層
４７  第２の電極層
５０  鉛直方向視野角調整部
５１  電源
５２  画像輝度検出部
５３  周辺明度検出部
５４  輝度入力部
５５  制御部
６１  第１の基板
６２  第１の電極層
６３  第１のポリイミド膜
６４  第１の積層体
６５  第２の基板
６６  第２の電極層
６７  第２のポリイミド膜
６８  第２の積層体
６９  単分子液晶
７０  液晶ＭＬＡ
１００  透過型スクリーン
１０１  フレネルレンズ
１０２  レンチキュラーレンズ
１０３  拡散板
１０４  前面パネル
【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】
2006227172.tif 000009
【図７】
2006227172.tif 000010
【図８】
2006227172.tif 000011
【図９】
2006227172.tif 000012
【図１０】
2006227172.tif 000013
【図１１】
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