(57)【要約】【課題】スペックルを十分に低減することができるとともに、高コントラストな画像を表示する。【解決手段】スクリーン４０は、複数の粒子６０または液体６９ｘを含む制御層５５ｘと、制御層５５ｘに電圧を印加するために用いられる電極４１，４２と、制御層５５ｘに積層された第１偏光板４３と、を有するシート部材４０ｘを備える。制御層５５ｘに印加される電圧に応じて、制御層５５ｘの内部で複数の粒子６０の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、電圧に応じて制御層５５ｘの内部で液体６９ｘが移動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粒子または液体を含む制御層と、前記制御層に電圧を印加するために用いられる電極と、前記制御層に積層された第１偏光板と、を有するシート部材を備え、
前記制御層に印加される前記電圧に応じて、前記制御層の内部で前記複数の粒子の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記液体が移動する、スクリーン。
【請求項２】
前記シート部材は、前記制御層に積層された第２偏光板をさらに備え、
前記制御層は、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に配置され、
前記第１偏光板の透過軸と前記第２偏光板の透過軸とは、非平行となっている、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記シート部材は、前記制御層に積層された反射板と、前記制御層に積層された１／４波長板と、をさらに備え、
前記制御層及び前記１／４波長板は、前記第１偏光板と前記反射板との間に配置されている、請求項１に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記制御層は、複数の前記粒子を含み、
複数の前記粒子は、各々が比誘電率の異なる第１部分および第２部分を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記制御層は、複数の前記粒子を含み、
複数の前記粒子は、互いに極性が相違している２種類の前記粒子から構成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスクリーンと、
前記スクリーンに画像光を照射するプロジェクタと、を備える、表示装置。
【請求項７】
前記プロジェクタは、コヒーレント光を照射する光源を有する、請求項６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、特許文献１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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３１０２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、電気泳動現象を利用したスペックル低減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、レーザー走査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。画像光が照射されない部分の反射率を低く制御することにより、この反射率の低い領域において外光や照明光などの環境光の反射が抑制され、高コントラストな画像を表示できる。しかしながら、特許文献１に開示されたスクリーンでは、反射率が白色粒子と黒色粒子の表示割合により変化するのみで、スクリーンで発生するスペックルに対しては何ら効果がない。すなわち、スペックルを低減させることと、高コントラストな画像を表示することとを両立させることはできていない。
【０００５】
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とともに、高コントラストな画像を表示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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のスクリーンは、
複数の粒子または液体を含む制御層と、前記制御層に電圧を印加するために用いられる電極と、前記制御層に積層された第１偏光板と、を有するシート部材を備え、
前記制御層に印加される前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記複数の粒子の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、前記電圧に応じて前記制御層の内部で前記液体が移動する。
【０００７】
本開示のスクリーンにおいて、
前記シート部材は、前記制御層に積層された第２偏光板をさらに備え、
前記制御層は、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に配置され、
前記第１偏光板の透過軸と前記第２偏光板の透過軸とは、非平行となっていてもよい。
【０００８】
本開示のスクリーンにおいて、
前記シート部材は、前記制御層に積層された第２偏光板をさらに備え、
前記制御層は、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に配置され、
前記第１偏光板と前記第２偏光板とは、クロスニコルの配置になっていてもよい。
【０００９】
本開示のスクリーンにおいて、
前記シート部材は、前記制御層に積層された反射板と、前記制御層に積層された１／４波長板と、をさらに備え、
前記制御層及び前記１／４波長板は、前記第１偏光板と前記反射板との間に配置されていてもよい。
【００１０】
本開示のスクリーンにおいて、
前記制御層は、複数の前記粒子を含み、
複数の前記粒子は、各々が比誘電率の異なる第１部分および第２部分を含んでもよい。
【００１１】
本開示のスクリーンにおいて、
前記制御層は、複数の前記粒子を含み、
複数の前記粒子は、互いに極性が相違している２種類の前記粒子から構成されてもよい。
【００１２】
本開示の表示装置は、
上述したスクリーンのいずれかと、
前記スクリーンに画像光を照射するプロジェクタと、を備える。
【００１３】
本開示の表示装置において、前記プロジェクタは、コヒーレント光を照射する光源を有してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
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とともに、高コントラストな画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】表示装置の概略構成の一例を示す図。
【図２】レーザー走査方式を説明する図。
【図３】スクリーンの断面構造を示す断面図。
【図４】粒子の拡大図。
【図５】交流電圧波形を示す図。
【図６】図３とは異なる構造の粒子を用いたスクリーンの断面図。
【図７】図３および図６とは異なる構造の粒子を用いたスクリーンの断面図。
【図８】図３、図６および図７とは異なる構造の粒子を用いたスクリーンの断面図。
【図９】第１電極及び第２電極の両方がストライプ状に形成されている例を示す図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は１つまたは複数のキャビティ内に粒子が含まれる例を示す図。
【図１１Ａ】電気泳動方式のスクリーンの一例を示す模式図。
【図１１Ｂ】電気泳動方式のスクリーンの他の例を示す模式図。
【図１１Ｃ】微小収容体を２つの電極間に多数配置する例を示す図。
【図１２Ａ】各セル部ごとに粒子の移動を制御する例を示す図。
【図１２Ｂ】マイクロカップ構造を示す図。
【図１３】粉体移動方式を示す図。
【図１４】エレクトロウェッティング方式を示す図。
【図１５】表示装置の概略構成の他の例を示す図。
【図１６】表示装置の概略構成のさらに他の例を示す図。
【図１７】図８の粒子を９０度回転させた反射型スクリーンの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本開示の実施の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。
【００１７】
以下に説明する一実施の形態において、表示装置１０は、スクリーン４０と、スクリーン４０に画像光を照射するプロジェクタ２０と、を有している。スクリーン４０は、画像光を拡散させるシート部材４０ｘを有しており、これにより、観察者１によって観察可能な画像をスクリーン４０に表示することができる。本実施の形態による表示装置１０又はスクリーン４０は、以下に説明するように、スペックルを低減し且つ画像のコントラストを改善するための工夫が成されている。具体的な構成として、シート部材４０ｘは、複数の粒子６０または液体６９ｘを含む制御層５５ｘと、制御層５５ｘに電圧を印加するために用いられる電極４１，４２と、制御層５５ｘに積層された第１偏光板４３と、を有している。複数の粒子６０または液体６９ｘは、画像光の進行方向を変化させることができる。また、制御層５５ｘに印加される電圧に応じて、制御層５５ｘの内部で複数の粒子６０の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、電圧に応じて制御層５５ｘの内部で液体６９ｘが移動する。
【００１８】
以下において、いくつかの具体例を参照しながら本実施の形態について説明する。まず、図１〜図５を参照して、表示装置１０及びスクリーン４０の一具体例について説明する。
【００１９】
図１は表示装置１０の概略構成の一例を示す図である。図１の表示装置１０は、プロジェクタ２０及びプロジェクタ２０からの画像光が照射されるスクリーン４０に加え、電力源３０と、制御装置３５と、をさらに備えている。電力源３０は、スクリーン４０に対して交流電圧を印加する。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、汎用コンピュータで構成可能である。
【００２０】
プロジェクタ２０は、画像光を生成する画像光生成装置として機能する。プロジェクタ２０は、生成した画像光を、スクリーン４０へ照射する。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していてもよい。発振される光は、同一の方向に偏光成分が揃えられた状態になっている。なお、光源はコヒーレント光を出射するものでなくてもよく、ＬＥＤ光等の非コヒーレント光を出射するものでもよい。
【００２１】
図示された例において、プロジェクタ２０は、レーザー走査方式にて、スクリーン４０上にコヒーレント光を照射する。図２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、コヒーレント光を照射する。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照射する。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。
【００２２】
次に、スクリーン４０について説明する。図３はスクリーンの断面構造を示す断面図である。図示された例において、スクリーン４０は、制御層５５ｘ及び電極４１，４２を含むシート部材４０ｘによって構成されている。図示された例において、シート部材４０ｘは、制御層５５ｘを含んだ粒子シート５０を含んでいる。図示された例において、制御層５５ｘは、複数の粒子６０を含んだ粒子層５５として形成されている。電極４１，４２は、電力源３０と電気的に接続されている。図示された例において、制御層５５ｘをなす粒子層５５の一方の主面上に、第１電極４１が面状に広がっており、制御層５５ｘをなす粒子層５５の他方の主面上に、第２電極４２が面状に広がっている。
【００２３】
また、スクリーン４０をなすシート部材４０ｘは、図１に示すように、制御層５５ｘに積層された第１偏光板４３を有する。第１偏光板４３は、制御層５５ｘに接して直接的に積層されていてもよいし、第１偏光板４３と制御層５５ｘとの間に別の部材が存在して、制御層５５ｘに間接的に積層されていてもよい。図１に示された例では、第１偏光板４３と制御層５５ｘとの間に、第１電極４１が設けられている。さらに、スクリーン４０をなすシート部材４０ｘは、図１に示すように、第１電極４１及び第１偏光板４３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。
【００２４】
図１のスクリーン４０は、透過型のスクリーンを構成している。プロジェクタ２０は、表示側面４０ａとは反対側、すなわちスクリーン４０の背面から、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、第１偏光板４３及び第１電極４１を透過し、その後、制御層５５ｘにおいて拡散し、第２電極４２及び第２カバー層４７を透過する。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１は、画像を観察することが可能となる。ただし、後述するように、スクリーン４０は、反射型スクリーンとして形成されていてもよい。
【００２５】
画像光が透過する第１電極４１、第２電極４２、第１カバー層４６及び第２カバー層４７は、透明となっている。第１電極４１、第２電極４２、第１カバー層４６及び第２カバー層４７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」、ＪＩＳ  Ｋ  ０１１５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。
【００２６】
第１電極４１及び第２電極４２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。
【００２７】
第１偏光板４３は、入射した光を直交する二つの偏光成分（ｐ偏光成分及びｓ偏光成分）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、ｐ偏光成分）を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）に振動する直線偏光成分（例えば、ｓ偏光成分）を吸収する機能を有している。すなわち、第１偏光板４３は、直線偏光分離機能を有し、特定の直線偏光成分の光のみを透過させる。本実施の形態では、第１偏光板４３が透過させる偏光成分は、光源２１から発振される画像光の偏光成分と同一となっている。
【００２８】
第１カバー層４６は、第１電極４１及び制御層５５ｘを保護するための層であり、第２カバー層４７は、第２電極４２及び制御層５５ｘを保護するための層である。この第１カバー層４６及び第２カバー層４７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。
【００２９】
また、第２カバー層４７は、リタデーションを有し得る。一般に、リタデーションを有する部材を特定の方向の偏光成分のみを有する光が透過すると、透過する光の波長に応じて可視光透過率が変化する。可視光透過率の変化は、リタデーションが大きくなるほど、大きくなる。部材の各位置においてリタデーションにばらつきが生じていると、各位置において異なった波長の光の透過率が高くなるため、各位置から出射する光が異なる波長の光となって色がばらつき、虹ムラとして視認される。本実施の形態においては、第２カバー層４７に入射する光は、第１偏光板４３によって特定の方向の偏光成分の光のみが透過し、後述する制御層５５ｘの拡散作用を受けなかった場合、特定の方向の偏光成分のみを有する直線偏光の状態となっている。したがって、第２カバー層４７のリタデーションによって、虹ムラが発生し得る。虹ムラは、画像光と混色して意図された画像の表示を妨げ得るため、虹ムラを目立たなくさせることが望まれる。
【００３０】
特定の方向の偏光成分のみを有する光が透過する部材のリタデーションが小さくなるほど、リタデーションの変動に対する波長ごとの可視光透過率の変動が小さくなる。すなわち、リタデーションが十分に小さいと、リタデーションのばらつきがあっても、波長ごとの可視光透過率がほとんど変化しない。したがって、リタデーションが十分に小さいと、目視で確認されるほどの虹ムラが生じなくなる。本実施の形態においては、第２カバー層４７のリタデーションを１０〔ｎｍ〕以下とすると、リタデーションに応じた波長ごとの可視光透過率の変動が十分に小さくなり、虹ムラを効果的に目立たなくさせることができる。
【００３１】
あるいは、特定方向の偏光成分のみを有する光が透過する部材のリタデーションが大きくなると、リタデーションの変動に対する波長ごとの可視光透過率の変動が大きくなる。したがって、リタデーションが大きくなると、リタデーションのばらつきがあったとしても、複数の波長の光が透過しやすくなるため、透過した光が混色して視認されやすくなる。すなわち、リタデーションが十分に大きいと、リタデーションのばらつきがあっても、複数の波長の光が混ざって混色して観察される。このため、透過する光の色の変化が目視においては視認されにくい。本実施の形態においては、第２カバー層４７のリタデーションを３０００〔ｎｍ〕以上とすると、リタデーションに応じた波長ごとの可視光透過率の変動が大きくなり、虹ムラを効果的に目立たなくさせることができる。
【００３２】
リタデーションの小さな透明材料としては、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）やガラスを例示でき、リタデーションが大きな透明材料としては、ＳＲＦ（Ｓｕｐｅｒ  Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ  Ｆｉｌｍ）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を例示できる。
【００３３】
なお、リタデーションとは、測定波長５４８．２ｎｍの光を用いて測定された、部材の面内の各位置における屈折率が大きい方向（遅相軸方向）の屈折率（ｎｘ）と遅相軸方向と直交する方向（進相軸方向）の屈折率（ｎｙ）との差（ｎｘ−ｎｙ）と、部材の厚さ（ｄ）との積（ｄ×（ｎｘ−ｎｙ））によって規定され、長さ（ｎｍ）の単位で表される。
【００３４】
なお、第１偏光板４３が設けられる代わりに、第１カバー層４６が入射した光の一方の偏光成分のみを透過させる機能を有していてもよい。
【００３５】
次に、粒子シート５０について説明する。図３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間に設けられた制御層５５ｘと、を有している。第１基材５１は、第１電極４１を支持し、第２基材５２は、第２電極４２を支持している。制御層５５ｘは、複数の粒子６０を含む粒子層５５となされている。制御層５５ｘをなす粒子層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、図示された実施の形態において、スクリーン４０は、透過型のスクリーンとして構成され、画像光が、第１基材５１及び第２基材５２を透過する。したがって、第１基材５１及び第２基材５２は、透明となっており、第１電極４１、第２電極４２、第１カバー層４６及び第２カバー層４７と同様の可視光透過率を有することが好ましい。
【００３６】
次に、制御層５５ｘをなす粒子層５５について説明する。図３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、保持部５６を膨潤させている溶媒５７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。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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
次に、粒子６０について説明する。粒子６０は、プロジェクタ２０から照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機能を有する。なお、後述するようにスクリーン４０は反射型として形成されていてもよく、反射型スクリーンへの適用において、制御層５５ｘの粒子６０は、画像光を拡散反射させる機能を有するようにしてもよい。
【００４１】
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の間に位置する制御層５５ｘ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。
【００４２】
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。
【００４３】
図４は粒子６０の拡大図である。粒子６０は、球形状であり、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。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を有する。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を有する。したがって、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、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、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。また、粒子６０は透明であることが好ましい。
【００４４】
なお、制御層５５ｘをなす粒子層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。
【００４５】
粒子層５５は、公知の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。
【００４６】
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偏光板４３、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。発振される光の偏光成分は、第１偏光板４３が透過させる方向の直線偏光成分と同一となっている。図２に示すように、図示しない走査装置は、スクリーン４０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１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。
【００４９】
スクリーン４０上に照射された光は、第１カバー層４６、第１偏光板４３及び第１電極４１を透過して、制御層５５ｘに到達する。照射される光は、第１偏光板４３が透過させる偏光成分の方向と同一の方向の偏光成分のみを有するため、第１偏光板４３に吸収されることなく透過する。この光は、制御層５５ｘをなす粒子層５５の粒子６０で拡散し、スクリーン４０の観察者１側となる種々の方向へ向けて射出する。光が拡散されることで、光の偏光状態が乱され、種々の方向の偏光成分を有するようになる。その後、射出された光は、第２電極４２及び第２カバー層４７を透過する。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。
【００５０】
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。この場合において、各光源からの光は、第１偏光板４３によって吸収されずに透過する方向と同一の方向に偏光成分が揃えられた状態で、照射される。
【００５１】
ところで、従来のスクリーンでは、スクリーン内部に入射した外光や照明光などの環境光を画像光との区別なく透過してしまうため、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、スクリーン４０が設置された部屋を暗くする等により外光や照明光などの環境光の影響を抑えることが行われていた。
【００５２】
一方、本実施の形態におけるスクリーン４０は、第１偏光板４３を有する。上述したように、第１偏光板４３は、入射した光のうち特定の方向の偏光成分しか透過させない。環境光は、様々な偏光成分を有する光によって構成されている。したがって、環境光の一部は、より具体的には、環境光の半分が、第１偏光板４３によって吸収され、透過しない。一方、画像光は第１偏光板４３が透過させる偏光成分と同一の偏光成分を有するよう発振されている。したがって、画像光は、第１偏光板４３で吸収されることなく透過する。すなわち、画像光に比べて環境光はスクリーン４０を透過しにくくなり、スクリーン４０を透過する画像光と環境光との明るさの差が大きくなる。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。
【００５３】
また、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、レーザー走査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、レーザー走査を採用した場合、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動作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。
【００５４】
一方、本実施の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。
【００５５】
図示されたスクリーン４０は、一対の電極４１，４２を有する。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間に位置する制御層５５ｘに電場が形成される。制御層５５ｘをなす粒子層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、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の符号「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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、制御層５５ｘ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５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〕の電圧とを繰り返す交流電圧が印加される。
【００５８】
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。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、図４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。
【００５９】
ところで、粒子６０は、図２に示すような、ほぼ半球状の第１部分６１と第２部分６２を含む構造に限定されない。以下では、粒子６０の第１変形例〜第３変形例を順に説明する。これらの変形例では、制御層５５ｘが、上述した例と同様に、粒子層５５によって形成される一方で、制御層５５ｘの保持部５６に保持された粒子６０の構成が、上述した例と異なる。
【００６０】
（粒子６０の第１変形例）
図６は図３とは異なる構造の粒子６０を用いたスクリーン４０の断面図である。上述した具体例と同様に、スクリーン４０は、制御層５５ｘ及び電極４１、４２を含むシート部材４０ｘによって構成されており、制御層５５ｘは、複数の粒子６０を含んだ粒子層５５として形成されている。図６に示す第１変形例による粒子６０は、互いに体積が異なる第１部分６１と第２部分６２とを有する。図６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６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。
【００６１】
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６に示すように、観察者１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、光の拡散機能を有する。さらに、第２部分６２は、第１部分６１の屈折率より低い屈折率で構成されている。また、第２部分６２の内部には、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、屈折等によって、光の進路方向を変化させる作用を行う。この各成分は、図４を参照しながら説明した拡散成分と同一に構成され得る。
【００６２】
加えて、第２部分６２の表面は凸面形状となっている。したがって、第１部分６１及び第２部分６２との界面に屈折率差がある場合、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拡散される。以上のことから、プロジェクタ２０からの照射光が第２部分６２で拡散され、スクリーン４０に画像が観察される。
【００６３】
図６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。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に入射された光を拡散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から出射する光の拡散特性も変化する。これにより、図６に示された粒子６０を含む制御層５５ｘを用いた場合も、スペックルを低減することができる。
【００６４】
（粒子６０の第２変形例）
図７は図３および図６とは異なる構造の粒子６０を用いたスクリーン４０の断面図である。上述した実施の形態及び第１変形例と同様に、スクリーン４０は、制御層５５ｘ及び電極４１、４２を含むシート部材４０ｘによって構成されており、制御層５５ｘは、複数の粒子６０を含んだ粒子層５５として形成されている。図７に示す第２変形例による粒子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、粒子６０の第１変形例と同様であり、第１部分６１は透明部材であり、第２部分６２は光の拡散機能を有する。また、粒子６０は、必ずしも理想的な球体とは限らないし、第１部分６１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。
【００６５】
図７に示された例でも、電極４１，４２間に電圧印加され、制御層５５ｘをなす粒子層５５に電場が形成されると、粒子６０内に双極子モーメントが発生し、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。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が回転する。粒子６０が回転することで、粒子６０の第２部分６２から出射する光の拡散特性が変化する。これにより、図７に示された粒子６０を含む制御層５５ｘを用いた場合も、スペックルを低減することができる。
【００６６】
（粒子６０の第３変形例）
図８は図３、図６および図７とは異なる構造の粒子６０を用いたスクリーン４０の断面図である。上述した実施の形態、第１変形例及び第２変形例と同様に、スクリーン４０は、制御層５５ｘ及び電極４１、４２を含むシート部材４０ｘによって構成されており、制御層５５ｘは、複数の粒子６０を含んだ粒子層５５として形成されている。図８に示す第３変形例による粒子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がスクリーン４０面の一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または第２部分６２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に面接触している。第２部分６２は、第１部分６１の比誘電率とは異なる比誘電率を有している。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。
【００６７】
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に入射された光を拡散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、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、図４に示した例の拡散成分６６ｂ、６７ｂと同様の構成により、付与され得る。なお、粒子６０の形状は、典型的には球形であるが、理想的な球体であるとは限らず、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。
【００６８】
図８に示された例でも、電極４１，４２間に電圧印加され、制御層５５ｘをなす粒子層５５に電場が形成されると、粒子６０内に双極子モーメントが発生し、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。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が回転する。粒子６０が回転することで、粒子６０の第２部分６２から出射する光の拡散特性が変化する。これにより、図８に示された粒子６０を含む制御層５５ｘを用いた場合も、スペックルを低減することができる。
【００６９】
（電極４１，４２の変形例）
上述した第１変形例及び第２変形例のスクリーンでは、第１電極４１及び第２電極４２が面状に形成され、制御層５５ｘ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。
【００７０】
図８に示された例では、電極の構成においても、上述した例とは異なっている。図８に示された例において、制御層５５ｘの一方の側のみに、例えば制御層５５ｘの観察者とは反対側のみに、電極が設けられている。図８に示された例において、電極は、交互にストライプ状に配列された第１電極４１及び第２電極４２を有している。これら第１電極４１及び第２電極４２の間に電圧を印加することで、制御層５５ｘの面方向への電場が形成される。より具体的には、本変形例では、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、制御層５５ｘの厚さ方向ではなく制御層５５ｘ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ことができる。
【００７１】
なお、図１〜図５を参照して説明した例や、第１変形例及び第２変形例においても、第３変形例と同様に、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９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９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、制御層５５ｘ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９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、制御層５５ｘに電場を形成することができる。
【００７２】
（保持部５６の変形例）
また別の変形例として、制御層５５ｘをなす粒子層５５における各保持部５６が有するキャビティ５６ａは、図１０（ａ）に示すように、単一の粒子６０を含んで他のキャビティ５６ａから離間して配置されるようにしてもよいし、或いは、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、複数のキャビティが接続していてもよい。図１０（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１０（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。
【００７３】
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。
【００７４】
（制御層５５ｘの他の例）
また上述した各スクリーン４０は、制御層５５ｘをなす粒子層５５内の粒子６０を電極に印加した交流電圧に応じて当該粒子６０に対応して設けられたキャビティ内で動作させることで、スペックルが視認されないようにしている。別の変形例として、これに対して、粒子層５５内の粒子６０を電極に印加した交流電圧に応じて移動させることで、スペックルが視認されないようにしてもよい。以下の変形例においても、スクリーン４０は、制御層５５ｘ及び電極４１、４２を含むシート部材４０ｘによって構成されている。制御層５５ｘは、複数の粒子６０または液体６９ｘを含んでいる。
【００７５】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、電気泳動方式のスクリーン４０の一例を示す模式図である。図１１Ａのスクリーン４０は、対向する２つの電極４１，４２間に、溶媒の中を泳動する２種類の粒子６０を封止した制御層５５ｘを有する構造である。２種類の粒子６０は、互いに極性が相違している。２つの電極４１，４２間には交流電圧が印加される。交流電圧の印加により、一方の粒子６０は一方の電極の方向に移動し、他方の粒子６０は他方の電極の方向に移動する。２つの電極４１，４２間に印加する交流電圧の正負が逆になると、２種類の粒子６０はそれぞれ逆方向の電極に移動する。粒子６０が移動することで、制御層５５ｘで拡散される光の拡散特性が変化する。これにより、スペックルを低減することができる。
【００７６】
図１１Ａのように極性の異なる２種類の粒子６０を設ける代わりに、図１１Ｂのように双極子からなる粒子６０を含んだ制御層５５ｘを設けてもよい。この場合、２つの電極４１，４２間に印加される交流電圧の電圧極性が変化するたびに、各粒子６０は振動する。これにより、やはりスクリーン４０における制御層５５ｘの拡散特性が変化し、スペックルが目立たなくなる。
【００７７】
図１１Ａと図１１Ｂでは、２つの電極４１，４２間を粒子６０が自由に移動するようにしているが、電極の面積が大きい場合等には、一部の粒子６０が１箇所に留まってしまうおそれがある。このため、電極を細かい単位で分割したパターン電極にしてもよい。
【００７８】
図１１Ａや図１１Ｂは、複数の粒子６０が２つの電極４１，４２間で自由に移動できるようにしているが、図１１Ｃに示すように、極性の異なる２種類の粒子６０を収納する微小収容体６４を含んだ制御層５５ｘを設けて、この微小収容体６４を２つの電極４１，４２間に多数配置してもよい。また、一方の電極をパターン電極とすることで、各電極ごとに微小収容体６４内の粒子６０の向きを変化させることができる。これにより、粒子６０の拡散特性が変化し、スペックルを低減することができる。
【００７９】
図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃの一変形例として、図１２Ａや図１２Ｂのように、スクリーン４０のシート面に沿って制御層５５ｘに複数のセル部５３を設けて、各セル部５３ごとに電極４１を設けることで、各セル部５３ごとに粒子６０の移動を制御してもよい。図１２Ａのような隔壁構造は、対向する二つの基材５１，５２と、隔壁部５４とによって、各セル部５３を形成している。このような構造は、フォトリソグラフィや転写の技術を利用して、比較的容易に形成することができる。各セル部５３の内部には、粒子６０を収納してもよいし、図１１Ｃのような複数の粒子６０を収容した微小収容体６４を収納してもよい。
【００８０】
図１２Ｂの隔壁構造は、一方の電極４２上に配置される絶縁層５８に賦型工程などで凹凸を形成し、凹部５９内に粒子６０と溶媒５７とを充填して、その上を基材５１で封止して、マイクロカップアレイを作製するものである。例えば、各マイクロカップごとに電極４１を配置することで、各マイクロカップごとにその内部の粒子６０の移動を制御することができる。
【００８１】
また、本実施の形態によるスクリーン４０は、複数の粒子６０を液体状の媒体中で移動させる電気泳動方式の制御層５５ｘを採用する代わりに、複数の粒子６０を気体中で移動させる粉体移動方式の制御層５５ｘを採用してもよい。例えば、図１３に示すように、制御層５５ｘの隔壁構造の各セル部５３に気体７７と複数の粉粒体７０を充填してもよい。ここで、粉粒体７０とは、気体の力も液体の力も借りずに、みずから流動性を示す物質である。すなわち、粉粒体７０は、粒子と液体の両特性を兼ね備えた中間的な状態であり、重力の影響を受けにくく、高流動性を示す特異な状態の物質である。図１３の場合も、例えば各セル部５３ごとに電極を設けることで、各セルごとに複数の粒子６０の移動方向を可変させることができ、スペックルが目立たなくなる。
【００８２】
また、スクリーン４０は、図１４に示すように、エレクトロウェッティング方式の制御層５５ｘを採用してもよい。すなわち、制御層５５ｘが、粒子６０ではなく、液体６９ｘを含んでもよい。図１４の場合、制御層５５ｘの隔壁構造の各セル部５３に液体６９ｘとして水６８と油滴６９が充填されており、油滴６９は誘電体層８０の上に配置されている。各セル部５３に対応した電極４１，４２の印加電圧に応じて制御層５５ｘの内部で油滴６９が移動して、誘電体層８０に対する油滴６９の接触角が変化し、油滴６９の表面積を変化させることができる。これにより、スクリーン４０の透過特性が変化し、やはりスペックルが視認されにくくなる。
【００８３】
上述した各スクリーン４０は、コヒーレント光を光源２１として用いることを前提としているものの、光源２１側でスペックルの対策を行わなくても、スクリーン４０上でスペックルが目立たないという利点を有する。このため、上述した各スクリーン４０は、様々な用途で使われることが想定される。
【００８４】
なお、所望されるスクリーン４０の大きさが、スクリーン４０用のシート部材４０ｘの大きさよりも大きい場合は、シート部材４０ｘを複数個繋げて、任意の大きさのスクリーン４０を作製してもよい。
【００８５】
以上のように、本実施の形態のスクリーン４０は、複数の粒子６０または液体６９ｘを含む制御層５５ｘと、制御層５５ｘに電圧を印加して複数の粒子６０または液体６９ｘを駆動する電極４１，４２と、制御層５５ｘに積層された第１偏光板４３と、を有するシート部材４０ｘを備え、制御層５５ｘに印加される電圧に応じて制御層５５ｘの内部で複数の粒子６０の移動および回転の少なくとも一方が生じる、或いは、電圧に応じて制御層５５ｘの内部で液体６９ｘが移動する。このようなスクリーン４０によれば、電極４１，４２に電圧が印加されると複数の粒子６０または液体６９ｘが駆動し、スクリーン４０の拡散特性が経時的に変化する。したがって、電極４１，４２に電圧を印加することにより、スペックルを低減することができる。また、第１偏光板４３によって環境光の一部、より具体的には、環境光の半分が吸収される。一方、光源から射出される画像光の偏光を、第１偏光板を透過可能な直線偏光としておくことで、画像光が第１偏光板に吸収されることを効果的に防止することができる。この場合、画像が暗くなってしまうことを効果的に防止することができる。したがって、画像光と環境光との明るさの差が大きくなり、スクリーン４０に高コントラストな画像を表示することができる。すなわち、スクリーン４０において、スペックルを十分に低減することができるとともに、高コントラストな画像を表示することができる。
【００８６】
なお、上述した実施の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、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の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。
【００８７】
上述した実施の形態において、スクリーン４０は、偏光板を１つしか有していなかった。しかしながら、図１５に示されるように、スクリーン４０は、２つの偏光板を有していてもよい。すなわち、スクリーン４０に含まれるシート部材４０ｘは、制御層５５ｘに積層された第２偏光板４４をさらに備え、制御層５５ｘは、第１偏光板４３と第２偏光板４４との間に配置されていてもよい。この場合において、第２偏光板４４は、第２カバー層４７と制御層５５ｘを含んだ粒子シート５０との間に配置されていてもよい。
【００８８】
第２偏光板４４を有する場合、第１偏光板４３と第２偏光板４４とは、互いの透過軸が非平行となるように配置されている。言い換えると、第１偏光板４３と第２偏光板４４とは、互いの吸収軸が非平行となるように配置されている。典型的な例として、第１偏光板４３と第２偏光板４４とは、クロスニコルの配置になっている。クロスニコルとは、２つの偏光板の透過軸が互いに直交するように配置されていることをいう。第１偏光板４３の透過軸と第２偏光板４４の透過軸とが非平行となるように、第１偏光板４３及び第２偏光板４４が配置されている場合、第１偏光板４３を透過した光の一部のみが、第２偏光板４４を透過することができる。第１偏光板４３と第２偏光板４４とがクロスニコルの配置となっていると、第１偏光板４３と第２偏光板４４との間で偏光状態が変化しない場合、第１偏光板４３を透過した光は、第２偏光板４４で吸収され第２偏光板４４を透過しない。制御層５５ｘで拡散されなかった画像光は、偏光状態が乱されないため、第２偏光板４４を透過することができず、画像光として観察者に観察されない。一方、制御層５５ｘで拡散された画像光は、偏光状態を乱されて、その一部は、第２偏光板４４を透過することが可能となる。
【００８９】
制御層５５ｘで拡散されなかった画像光は、上述したスペックルパターンの経時的な変化に寄与しない。すなわち、制御層５５ｘで拡散されなかった画像光は、スペックルを目立たなくさせることに寄与しない。それどころか、一定の出射方向に画像光を出射させるため、スペックルの原因となり得る。したがって、スペックルを目立たなくさせる観点からは、制御層５５ｘで拡散されなかった画像光は、観察者に観察されない方が好ましい。第２偏光板４４によって制御層５５ｘで拡散されなかった画像光を吸収することで、制御層５５ｘで拡散された光のみをスクリーン４０から出射することができる。したがって、スペックルを目立たせてしまい得る画像光を出射しないことで、スペックルをより目立たなくさせることができる。
【００９０】
なお、第２偏光板４４が設けられる代わりに、第２カバー層４７が入射した光の一方の偏光成分のみを透過させる機能を有していてもよい。
【００９１】
また、上述した実施の形態において、スクリーン４０が透過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１６に示すように、スクリーン４０が反射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、プロジェクタ２０の光源２１は、表示側面４０ａの側から、画像光を照射する。また、この場合、第２電極４２は、透明でなくてもよく、例えばアルミニウムや銅等の金属によって形成されてもよい。さらには、第２カバー層４７及び第２基材５２は、透明でなくてもよい。
【００９２】
スクリーン４０が反射型スクリーンとして構成される場合、スクリーン４０に含まれるシート部材４０ｘは、制御層５５ｘに積層された１／４波長板４８と、制御層５５ｘに積層された反射板４９と、をさらに有してもよい。図１６に示された例では、反射板４９と制御層５５ｘとの間に、１／４波長板４８が配置されている。しかしながら、反射板４９と１／４波長板４８との間に、制御層５５ｘが配置されてもよい。ここで、１／４波長板４８は、入射光に位相変調を及ぼす光学素子である。１／４波長板４８は、一般的に、入射光に含まれる特定波長の光に、１／４波長分の位相変調を生じさせる。したがって、１／４波長板４８は、入射光に含まれる特定波長の光について、直線偏光を円偏光に変えることができ、またその逆として、円偏光を直線偏光に変えることができる。一方、反射板４９は、光を反射させる部材である。
【００９３】
このような反射型スクリーンにおいて、表示側面４０ａの側から照射された画像光は、第１偏光板４３が透過させる偏光成分と同一の偏光成分のみを有するよう発振される。したがって、画像光は第１偏光板４３によって吸収されることなく第１偏光板４３を透過する。一方、環境光の一部は、より具体的には、環境光の半分は、第１偏光板４３によって吸収される。これにより、上述した一実施の形態と同様に環境光の影響を大幅に削減することができる。
【００９４】
第１偏光板４３を透過した光の一部は、制御層５５ｘで拡散反射されて偏光状態を乱され、その一部が第１偏光板４３を透過して表示側面４０ａから出射し、観察者に観察される。すなわち、画像光に比べて環境光はスクリーン４０を透過しにくくなり、画像光と環境光との明るさの差が大きくなる。これにより、上述した実施の形態と同様に、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。
【００９５】
一方、画像光の別の一部は、制御層５５ｘで拡散反射されない。制御層５５ｘで拡散反射されなかった画像光は、上述したスペックルパターンの経時的な変化に寄与せず、スペックルの原因となり得るため、観察者に観察されない方が好ましい。制御層５５ｘで拡散されなかった画像光は、１／４波長板４８を透過し、反射板４９で反射され、その後再び１／４波長板４８を透過する。画像光は一方の方向に振動する直線偏光であるが、１／４波長板４８を１度透過することで円偏光となり、反射板４９で反射されて再度１／４波長板４８を透過することで前記一方の方向に直交する他方の方向に振動する直線偏光となる。すなわち、１／４波長板４８を２度透過したことで、画像光なす直線偏光の振動方向が９０°変化する。この画像光が、再度制御層５５ｘを透過しても、第１偏光板４３にすべて吸収されてしまう。すなわち、制御層５５ｘで拡散反射されなかった画像光は、第１偏光板４３に吸収される。したがって、制御層５５ｘで拡散された光のみをスクリーン４０から出射することができ、スペックルの原因となり得る画像光を出射しないことで、スペックルをより目立たなくさせることができる。
【００９６】
なお、画像光のさらに別の一部は、制御層５５ｘを透過して反射板４９に向かう際、および、反射板４９で反射して制御層５５ｘを再度透過して第１偏光板４３に向かう際、制御層５５ｘを拡散透過し得る。上述したように、１／４波長板４８を２度透過すると画像光なす直線偏光の振動方向が９０°変化して、偏光状態が乱されない限り、第１偏光板４３で吸収される。一方、１／４波長板４８を２度透過する画像光の一部は、制御層５５ｘを拡散透過することで、第１偏光板４３を透過して表示側面４０ａから出射し、観察者に観察される。すなわち、拡散によりスペックルの低減に寄与し得る画像光が、有効に画像を形成することができる。
【００９７】
上述したスクリーン４０を備える表示装置１０は、例えば家具や電化製品に組み込まれて用いられてもよい。
【００９８】
本開示の態様は、上述した個々の実施の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】
【００９９】
１０    表示装置
２０    プロジェクタ
２１    光源
３０    電力源
３５    制御装置
４０    スクリーン
４０ｘ  シート部材
４０ａ  表示側面
４１    第１電極
４２    第２電極
４３    第１偏光板
４４    第２偏光板
４６    第１カバー層
４７    第２カバー層
４８    １／４波長板
４９    反射板
５０    粒子シート
５１    第１基材
５２    第２基材
５５    粒子層
５５ｘ  制御層
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
６６ａ  第１主部
６６ｂ  第１拡散成分
６７ａ  第２主部
６７ｂ  第２拡散成分
６９    油滴
６９ｘ  液体
ｒａ    回転軸線
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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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