(57)【要約】【課題】  本発明によれば、外光によるコントラストの低下を防ぐことができる反射型スクリーン及びそれを用いた表示装置を提供することができる。【解決手段】  本発明にかかる表示装置は、画像投射装置２の光源からの光を反射して映像を表示する反射型スクリーンとを備える表示装置であって、スクリーン１の反射スペクトルが半値幅４０ｎｍのピークを有し、反射スペクトルのピーク波長と画像投射装置２の光源のピーク波長とが対応するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を反射して映像を表示する反射型スクリーンであって、
反射スペクトルに半値幅４０ｎｍ以下のピークを有する反射型スクリーン。
【請求項２】
光源からの光を反射して映像を表示する反射型スクリーンであって、
反射スペクトルに第１のピークを有する第１の反射層と、
前記第１のピークとは波長が異なる第２のピークを有する第２の反射層とを備える反射型スクリーン。
【請求項３】
前記第１のピーク及び前記第２のピークの半値幅が４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の反射型スクリーン。
【請求項４】
前記第１のピーク及び前記第２のピークとは波長が異なる第３のピークをさらに備える請求項２又は３記載の反射型スクリーン
【請求項５】
前記スクリーンが液晶の選択反射を利用していることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の反射型スクリーン。
【請求項６】
前記液晶の屈折率異方性が０．０５以下であることを特徴とする請求項５記載の反射型スクリーン。
【請求項７】
前記液晶が液晶性ポリマーを有していることを特徴とする請求項５又は６記載の反射型スクリーン。
【請求項８】
前記反射型スクリーンが拡散性を伴わないことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の反射型スクリーン。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の反射型スクリーンと、
前記反射型スクリーンの反射スペクトルのピークに対応する波長にピークを有する光を出射する光源とを備える表示装置。
【請求項１０】
前記光源のスペクトルのピークの半値幅が４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９記載の表示装置。
【請求項１１】
前記光源がレーザー光源又はＬＥＤ光源を有していることを特徴とする請求項９又は１０記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射型スクリーン及びそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホームシアター等に用いられる画像投射装置とスクリーンとからなる投射型表示装置が広く用いられるようになってきている。投射型表示装置では、画像投射装置からの光束をスクリーンで反射させて、映像を表示させている。
【０００３】
画像投射装置として一般に市販されているプロジェクター装置では、光源に高圧水銀ランプが使われており、光源波長としては狭帯域波長を用いている。近年、ＧＬＶ方式の投射型表示装置も開発されている。これはレーザー光源を用い、ＯＮ・ＯＦＦのスイッチングは回折格子の有無で実施するものである。よって、利用する光源としては非常に狭帯域波長の光となる。カラー表示を実現するために、赤、緑、青の３色のレーザー光源を用いている。また、高輝度化が進んでいるＬＥＤを画像投射装置の光源とする開発も進められている。これは、長寿命化、小型軽量化を実現するためである。この場合も光源がＬＥＤであるので、狭帯域波長の光となる。
【０００４】
画像投射装置の反射スクリーンとしては、白色ビーズタイプ等を用いたスクリーンが一般に知られている。しかしながら可視光全波長に対して拡散反射するため、外光も散乱しコントラストが低下するという問題がある。すなわち、外光がスクリーンに映りこみ、コントラストが低下する。この対策として、特定角度に入射する光のみを散乱するように設計されたホログラムスクリーンを用いる方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながらホログラムスクリーンは非常に高価であるという問題がある。その他対策として、さまざまな光学部材を付加する提案がなされているが見映えの低下、高コスト等の問題を発生させている。また、液晶を用いたスクリーンもある(例えば、特許文献２参照)。
【０００５】
また、自動車分野では、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）という表示装置が知られている。これはフロントガラスで表示を反射させて、外の景色と表示とを重畳させて見せるものである。ＨＵＤにおける反射板はフロントガラスとなり、フロントガラスの表面反射を利用したり、誘電体多層膜によるハーフミラーを用いたりしている。しかしながら、外光の影響を受けやすく、外光によりコントラストが低下するという問題点を有する。このように従来の反射型スクリーンでは外光を反射してしまうため、外光によってコントラストが低下するという問題点があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９４９５２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１９４３号公報
【特許文献１】特開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように従来のスクリーンを用いた表示装置では、外光によりコントラストが低下するという問題点があった。
【０００８】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、外光によるコントラストの低下を低減する
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の態様にかかる反射型スクリーン（例えば、本発明の実施の形態におけるスクリーン１）は、光源（例えば、本発明の実施の形態における画像投射装置２）からの光を反射して映像を表示するスクリーンであって、反射スペクトルに半値幅４０ｎｍ以下のピークを有するものである。これにより、外光によるコントラストの低下を低減することができる。
【００１０】
本発明の第二の態様にかかる反射型スクリーンは、光源からの光を反射して映像を表示する反射型スクリーンであって、反射スペクトルに第１のピークを有する第１の反射層（例えば、本発明の実施の形態におけるＲのスクリーン２１）と、前記第１のピークとは波長が異なる第２のピークを有する第２の反射層（例えば、本発明の実施の形態におけるＧのスクリーン２２）とを備えるものである。これにより、外光によるコントラストの低下を低減することができる。
【００１１】
本発明の第三の態様にかかる反射型スクリーンは、上述の反射型スクリーンにおいて前記第１のピーク及び前記第２のピークの半値幅が４０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第四の態様にかかる反射ス型クリーンは、上述の反射型スクリーンにおいて、前記第１のピーク及び前記第２のピークとは波長が異なる第３のピークをさらに備えるものである。
【００１３】
本発明の第五の態様にかかる反射ス型クリーンは、上述の反射型スクリーンにおいて、前記反射型スクリーンが液晶の選択反射を利用していることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第六の態様にかかる反射型スクリーンは、上述の反射型スクリーンにおいて、前記液晶の屈折率異方性が０．０５以下であることを特徴とするものである。これにより、狭帯域波長光を反射することができる。
【００１５】
本発明の第七の態様にかかる反射型スクリーンは、上述の反射型スクリーンにおいて、前記液晶が液晶性ポリマーを有していることを特徴とする請求項５又は６記載の反射型スクリーン。
【００１６】
本発明の第八の態様にかかる反射型スクリーンは、上述の反射型スクリーンにおいて、前記反射型スクリーンが拡散性を伴わないことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第九の態様にかかる表示装置は、上述の反射型スクリーンと、前記反射型スクリーンの反射スペクトルのピークに対応する波長にピークを有する光を出射する光源とを備えるものである。これにより、外光によるコントラストの低下を低減することができる。
【００１８】
本発明の第十の態様にかかる表示装置は、上述の表示装置において、前記光源のスペクトルのピークの半値幅が４０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。これにより、外光によるコントラストの低下を低減することができる。
【００１９】
本発明の第１１の態様にかかる表示装置は、上述の表示装置において、前記光源がレーザー光源又はＬＥＤ光源を有していることを特徴とするものである。これにより、光の利用効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば外光によるコントラストの低下を防ぐことができる反射型スクリーン及び表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。
【００２２】
発明の実施の形態１．
本実施の形態にかかる表示装置の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施の形態にかかる表示装置の構成を示す模式図である。表示装置は、投射型の表示装置でありスクリーン１と画像投射装置２とを備えている。画像投射装置２は例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの光をスクリーン１の方向に出射する。画像投射装置２からの光はスクリーン１で反射される。観察者３はスクリーン１で反射される光を観察することができる。
【００２３】
画像投射装置２としては、透過液晶方式、反射液晶方式（例えばＬＣＯＳ方式）、ＤＭＤ方式、ＧＬＶ方式などが使える。画像投射装置２は特定の波長にピークを持つ光源を用いたものであればよい。特に光源に狭帯域波長光源を用いたものであることが好ましい。例えば、光源としてＬＥＤやレーザー光源あるいは３波長管を使うことが出来る。スクリーン１は光源に対応して多層構造をしている。すなわち画像投射装置に例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を出射する３波長の光源を用いている場合、スクリーン１は３層構造をしている。
【００２４】
光源から出射される光を右または左の円偏光とすることで、選択反射を利用した反射スクリーンの反射効率を上げることが可能であり、望ましい。液晶表示装置を用いた光源の場合、直線偏光が出射されるが、出射側に１／４λ板を置くことにより円偏光となる。液晶の選択反射は右または左の円偏光の反射しか機能しないので、光源が右または左の円偏光であれば、反射スクリーンを多層にしないでも利用効率を上げることが出来る。
【００２５】
次にスクリーン１の構成について図２を用いて説明する。図２はスクリーン１の構成を示す模式的断面図である。ここでは３層構造のスクリーン１について説明する。なお、スクリーン１の各層は画像投射装置２の光源の波長に対応した光をそれぞれが反射する。ここでは、画像投射装置２の光源にＲ、Ｇ、Ｂの３種類を用いているため、スクリーン１の各層がＲ、Ｇ、Ｂの光を反射するものとして説明する。
【００２６】
スクリーン１はＲのスクリーン２１とＧのスクリーン２２とＢのスクリーン２３とを備えた３層構成となっている。すなわち、スクリーン１は表面側に配置されたＢのスクリーン２３と、背面側に配置されたＲのスクリーン２１と、Ｒのスクリーン２１とＢのスクリーン２３との間に配置されたＧのスクリーン２２と、を備える３層構成をしている。Ｒのスクリーン２１は赤色（Ｒ）の波長の光を反射する反射層となる。Ｇのスクリーン２２は緑色（Ｇ）の波長の光を反射する反射層となる。Ｂのスクリーン２３は赤色（Ｂ）の波長の光を反射する反射層となる。各スクリーンは例えば、各層の間に設けられた接着層により接着されている。各スクリーンが反射する光の波長は、光源から出射される光の波長と対応している。Ｒのスクリーン２１、Ｇのスクリーン２２及びＢのスクリーン２３は液晶の選択反射を利用して、特定の波長のみを反射する。また、特定波長以外の光を吸収するために、Ｒのスクリーン２１の背面側に光を吸収する吸収層を設けてもよい。
【００２７】
Ｒのスクリーン２１の構成について図３を用いて詳細に説明する。図３はＲのスクリーン２１の構成を示す模式的断面図である。１０１は第１の基板、１０２は第１の樹脂層、１０３は液晶層、１０４はシール材、１０５は第２の樹脂層、１０６は第２の基板である。
【００２８】
第１の基板１０１及び第２の基板１０６はそれぞれ透明なガラス基板である。背面側に配置された第１の基板１０１と表面側に配置された第２の基板１０６との間には液晶層１０３が設けられている。そして、第１の基板１０１及び第２の基板１０６の基板端部にはシール材１０４が設けられている。シール材１０４を介して第１の基板１０１と第２の基板１０６とが貼り合わせられる。第１の基板１０１には第１の樹脂層１０２が形成され、第２の基板１０６には第２の樹脂層１０５が形成されている。第１の樹脂層１０２と第２の樹脂層１０５は互いに対向するように配置されている。
【００２９】
第１の基板１０１の上には第１の樹脂層１０２が形成されている。第２の基板１０６の上には第２の樹脂層１０４が形成されている。第１の樹脂層１０２及び第２の樹脂層１０５としては平行配向膜を用いた。拡散性を持たせるため、各樹脂層にラビングを実施していない。すなわち、ラビングを実施しないことにより、液晶分子の配向が乱れ適度な拡散性を有する拡散反射スクリーンとなる。ラビングを実施すると液晶分子は完全に配向するので、選択反射はミラーのような拡散を含まない正反射のみとなる。画像投射装置から投射された画像をスクリーン上で画像と認識するためには、適当な拡散性を必要とする。よって、図３に示すスクリーンではラビングを実施しない構成としている。
【００３０】
第１の樹脂層１０２と第２の樹脂層１０４とが対向するように第１の基板１０１と第２の基板１０６とを配置して、その間に液晶を注入する。すなわち、第１の基板１０１と第２の基板１０６とは樹脂層同士が対向するように配置され、対向面の間に液晶層１０３が狭持される。樹脂層が形成された周囲にはシール材１０４が設けられる。シール材１０４によって第１の基板１０１と第２の基板１０６とが接着され、また、基板間に液晶層１０３が封止される。
【００３１】
なお、スクリーンの拡散性の調整のため、別の構成を用いてもよい。別の構成により拡散性を持たせたＲのスクリーン２１について図１０を用いて説明する。図１０に示すＲのスクリーンではラビングを実施した構成としている。第１の基板１０１と第２の基板１０６とが対向配置されている。第１の基板１０１には第１の凹凸層３０１が形成されている。第２の基板１０６には第２の凹凸層３０２が形成されている。第１の凹凸層３０１及び第２の凹凸層３０２は、例えばアクリル樹脂により形成されている。アクリル樹脂をパターン露光して熱溶融処理を行うことにより、露光パターンに応じた凹凸を形成することができる。この凹凸層により液晶層１０３がうねって形成されるため、反射光が散乱して反射されるようになる。なお、凹凸層はこれ以外の方法でも形成することができる。
【００３２】
第１の凹凸層３０１の上には第１の樹脂層１０２が形成されている。第２の凹凸層３０２の上には第２の樹脂層１０５が形成されている。第１の樹脂層１０２及び第２の樹脂層１０５は平行配向膜となる。第１の樹脂層１０２及び第２の樹脂層１０５は一定の方向にラビング処理がなされている。第１の樹脂層１０２と第２の樹脂層１０５とが対向するように第１の基板１０１と第２の基板とを対向配置する。樹脂層及び凹凸層の外側にはシール材１０４が設けられている。このシール材１０４により、第１の基板１０１と第２の基板１０６とが貼り合わせられる。そして、基板間に液晶層１０３を設けている。このように拡散性を持たせるため、液晶層１０３全体をうねった構造にすることが好ましい。この構成を繰り返し配置して３層構造とすることにより、反射スクリーン１が形成される。もちろん、３層以外の構成でもよい。これにより、狭帯域の拡散反射スクリーンと透明性をあわせ持ったスクリーンができる。このようなスクリーンは例えば、窓ガラスに貼って使用することが可能である。
【００３３】
液晶には例えば、カイラルネマチック液晶を用いることが好ましい。カイラルネマチック液晶は螺旋ピッチに応じた選択反射という現象を引き起こす。従って、螺旋ピッチを変えることにより反射光の波長を容易に調整することができる。液晶の選択反射の中心波長をλ、屈折率をｎ、螺旋ピッチをｐとすれば、λ＝ｎ×ｐの関係となる。すなわち、Ｒのスクリーン２１の反射光のスペクトルは波長λ（＝ｎ×ｐ）にピークを有する。液晶層の厚みをｄ、液晶の屈折率異方性をΔｎ、定数ｋとすれば、反射強度ｒ＝（ｔａｎｈ（ｋ×ｄ×Δｎ×１／ｎ×１／ｐ））２の関係となる。従って、液晶層１０３の厚さを変えることにより反射強度ｒを調整できる。
【００３４】
選択反射波長の半値幅Δλは、Δλ∝ｐ×Δｎの関係となる。液晶の屈折率異方性Δｎを小さくすれば、選択反射の中心波長λを固定した状態で、半値幅を小さくすることが可能である。つまり、液晶の屈折率異方性Δｎを小さくすれば、反射スペクトルのピーク幅が狭い狭帯域波長光の反射が可能となる。例えば、反射光のスペクトルを２０ｎｍ以下の半値幅とするには、Δｎを０．０４以下にする。また、１０ｎｍ以下の半値幅とするには、Δｎを０．０２以下にし、５ｎｍ以下の半値幅とするには、Δｎを０．０１以下にする。このようにΔｎによって、反射スペクトルのピークの半値幅を調整できる。厚みｄは反射強度の大きさと関係する。厚みが大きいほど反射強度は大きくなる。これにより、反射スペクトルのピーク幅が狭い狭帯域波長光を反射するＲのスクリーン２１を形成することができる。
【００３５】
Ｇのスクリーン２２及びＢのスクリーン２３も同様の構成をしている。各スクリーンでは基板間に狭持される液晶の螺旋ピッチｐ又は屈折率ｎを変えることにより、反射光のピーク波長を調整することができる。すなわち、Ｒを反射するＲのスクリーン２１とＧを反射するＧのスクリーン２２とＢを反射するＢのスクリーンとでは、螺旋ピッチｐ又は屈折率ｎがそれぞれ異なっている。螺旋ピッチｐ又は屈折率ｎを変えることにより、反射光の波長のピーク位置を容易に調整することができる。これにより、各層において反射光のスペクトルが異なるピークを有するようになる。螺旋ピッチｐはカイラル材の材料を変えることにより容易に調整することができるため、選択反射の波長を容易に調整することができる。
【００３６】
また、液晶の屈折率異方性をΔｎを小さくすることにより、反射光スペクトルのピークの半値幅を狭くすることができる。これにより、Ｒのスクリーン２１とＧのスクリーン２２とＢのスクリーン２３とは、狭帯域波長光を反射する。
【００３７】
Ｒのスクリーン２１とＧのスクリーン２２とＢのスクリーン２３とを重ね合わせて３層構造のスクリーン１とする。例えば、Ｒのスクリーン２１の表面側の基板とＧのスクリーンの背面側の基板との間に透明な接着層を設けて基板を貼り合わせる。これにより、Ｒのスクリーン２１とＧのスクリーン２２とが貼り合わせられる。同様にＲのスクリーン２２とＢのスクリーン２３とを貼り合わせることにより、スクリーン１が３層構造となる。あるいは、２つのスクリーンの基板を共通のものとしてもよい。例えば、Ｒのスクリーン２１の表面側の基板とＧのスクリーン２２の背面側の基板を共通のものとしてもよい。この場合、各スクリーンの間の基板には両面に樹脂層が設けられる。各反射層で、基板を共通とすることにより、簡易な構成でスクリーンを形成することができる。さらに、３つのスクリーンの配置はいずれの順番でもよく、例えば、Ｂのスクリーン２３又はＧのスクリーン２２が背面側に配置されてもよい。
【００３８】
光源が右と左の円偏光の両方を出射する場合、液晶の選択反射を利用した反射スクリーンが１層では、片側の円偏光しか反射させることが出来ない。両方の円偏光を反射するためには、右円偏光用の反射スクリーンと左円偏光用の反射スクリーンを２層組み合わせることにより可能となる。つまり、同じ波長中心の狭帯域反射スクリーンで、反射する偏光状態が右円偏光用と左円偏光用の２層とすることで可能である。右円偏光用と左円偏光用はカイラル材の螺旋方向の異なる材料を使うことで可能となる。選択反射波長は液晶のピッチによって変わるが、これはカイラル材の添加濃度によって変えることが可能である。反射強度は厚みによって変化するので、厚くした方が反射効率が上げられるが、厚すぎると不均一性が発生し望ましくない。光源がＲ、Ｇ、Ｂの３色の狭帯域光を持つ場合、全ての光を反射させるためには、赤用に２層、緑用に２層、青用の２層の計６層としても良い。６層の場合、セルで作っても良いが、コスト、厚みを考えると、フイルムにするのが望ましい。
【００３９】
ここで、各スクリーンの反射スペクトルのピーク波長は画像投射装置２の光源の波長と対応している。具体的には、画像投射装置２に設けられた光源の赤色のピーク波長とＲのスクリーン２１のピーク波長とを対応させる。これにより、赤色の波長の光がＲのスクリーン２１で効率よく反射される。同様に画像投射装置２に設けられた光源の緑色のピーク波長とＧのスクリーン２２のピーク波長とを対応させる。これにより、緑色の波長の光がＧのスクリーン２２で効率よく反射される。さらに、画像投射装置２に設けられた光源の青色のピーク波長とＢのスクリーン２３のピーク波長とを対応させる。これにより、青色の波長の光がＢのスクリーン２３で効率よく反射される。このように画像投射装置２の光源の波長と対応した波長の光がそれぞれのスクリーンで効率よく反射されるようになる。これにより、光の利用効率を向上することができる。
【００４０】
Ｒのスクリーン２１、Ｇのスクリーン２２及びＢのスクリーン２３は反射光のピーク波長が狭いため、外光の影響を低減することができる。すなわち、外光のうち、各スクリーンの反射波長と対応していない光はスクリーン１を透過する。従って、観察者１３の方向に反射される外光を低減することができる。すなわち、外光のうち、スクリーン１の反射スペクトルのピークに対応していない波長の光はスクリーン１を透過し、反射スペクトルのピークに対応している光のみがスクリーン１で反射する。これにより、スクリーン１で反射される外光の光量を低減することができ、コントラストの低下を低減することができる。なお、蛍光灯などの特定波長にピークを有する光が外光の光源である場合、各スクリーンのピーク波長と外光の光源のピーク波長をずらすことにより、コントラストの低下を低減することができる。すわなち、室内灯が特定の波長にピークを有する蛍光灯を用いている場合には、スクリーンの反射スペクトルのピークが蛍光灯のピークからずれるようにする。
【００４１】
各スクリーンとしては、特定の波長域の光を選択的に反射し得る特性を有するものであれば良い。もちろん、３層構造以外の構造でもよい。例えば、１層の狭帯域波長光を反射するスクリーンでもよい。そして、スクリーンの反射光のピーク位置と光源のピーク位置とを対応させることにより、光の利用効率を向上することができる。この場合、コントラスト低減の効果を十分なものとするには反射スペクトルのピークの半値幅は４０ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは半値幅を２０ｎｍ以下、さらに好ましくは半値幅を１０ｎｍ以下とする。もちろん、スクリーン１は２層構造でもよく、４層構造以上でもよい。スクリーン１を複数構造として、２つ以上の波長を選択反射させることにより、多数の色を効率よくを表示させることが可能になる。光源のピーク波長の数とスクリーン１の反射スペクトルのピークの数を対応させることが好ましい。また、液晶性ポリマーを用いてスクリーンを形成してもよい。さらにスクリーンに拡散性を伴わないようにしてもよい。
【００４２】
液晶層１０３のΔｎを０．０４として、液晶層１０３の厚みｄを５０μｍとした場合の計算上の反射スペクトルを図４に示す。図４において、反射スペクトルの中心波長は６１２ｎｍ、５４４ｎｍ、４３７ｎｍである。この時のピークの半値幅は約２０ｎｍとなる。比較例として、Δｎを０．２０で、液晶層の厚みを５０μｍの場合の計算例を図５に示す。この時、ピーク波長は同じだが、ピークの半値幅が約７０ｎｍとなる。従って、図５に示す例では外光によるコントラストの低下を十分に低減することが困難になる。本実施の形態では、狭帯域波長光を反射するスクリーンを用いているため、外光によるコントラストの低下を防ぐことができる。なお、図４及び図５における縦軸は相対反射率を示している。ここで相対反射率は液晶の螺旋のねじれ方向に対応した方向の円偏光の光が入射したときの反射率を示している。すなわち、上述の計算例は右円偏光あるいは左円偏光の一方のみについて計算している。スクリーンにおいて両方向の円偏光を効率よく反射させる場合、例えば、Ｒのスクリーン２１を２層構造として、液晶層の螺旋の向きを反対にすればよい。
【００４３】
次に、画像投射装置２に用いられる光源のスペクトルについて図６及び図７を用いて説明する。図６（ａ）はＲ、Ｇ及びＢのＬＥＤ光源のスペクトルの一例を示しており、図６（ｂ）は蛍光管のスペクトルの一例を示している。図６はＬＥＤ光源及び蛍光管のスペクトルの実測値である。これらの光源におけるＲ、Ｇ、Ｂのピーク位置及び半値幅を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2005331777.tif 000003
【００４５】
別の光源の例として、超高圧水銀ランプのスペクトルを図７に示す。超高圧水銀ランプでは、例えば、４０５ｎｍ、４３６ｎｍ、５４６ｎｍ及び５７７ｎｍにピークを持つスペクトルとなる。本発明では、このように特定の波長にピークを持つ光源を用いることが好ましい。スクリーン１の反射スペクトルはこれらのピークと対応したピークを持つようにする。もちろん、光源はＬＥＤ光源、蛍光管あるいは超高圧水銀ランプ以外の光源を用いてもよい。例えば、ピークの半値幅が狭いレーザ光源を用いるようにしてもよい。
【００４６】
光源のスペクトル及びスクリーンの反射スペクトルにおけるピーク波長は一致させることが好ましい。もちろん、完全にピーク波長を一致させなくても、それぞれのピーク波長が対応していればよい。例えば、光源のピーク波長はスクリーンの反射スペクトルの半値幅以内にあることが好ましい。さらに、光の利用効率を向上するため、光源のピークの半値幅を４０ｎｍ以下とすることが好ましい。また、光源のピークの半値幅を２０ｎｍ以下とすることがより好ましく、さらには１０ｎｍ以下とするようにすることが好適である。このようなスペクトルの光が出射される表示装置や画像投射装置等を光源装置として用いることが好ましい。
【００４７】
なお、図３に示す構成では基板間に液晶を狭持したが、これに限るものでない。例えば、フィルムを用いたスクリーンを用いることができる。フィルムを用いたスクリーンについて図８を用いて説明する。図８はフィルムを用いたスクリーンの構成を示す断面図である。
【００４８】
フィルムを用いたスクリーンではベースフィルム２０５の上に、Ｒの反射層２０４、Ｇの反射層２０３及びＢの反射層２０２を下からこの順番で形成している。さらにＢの反射層２０２の上には保護層２０１が形成されている。保護層２０１はＲの反射層２０４、Ｇの反射層２０３及びＢの反射層２０２の側面を覆うよう全体に設けられている。
【００４９】
このフィルムを用いてスクリーンの製造方法について説明する。まず、ベースフィルム２０５の上にＲの反射層２０４を形成するため、配向膜を塗布し、ラビングを行う。そして、ラビングされた配向膜の上から液晶高分子材料を塗布し、露光重合する。これにより、Ｒの反射層２０４が形成される。そして、これを繰り返してＧの反射層２０３及びＢの反射層２０２を形成する。この反射層の形成については、例えば特開２００３−３２１５６７号公報又は特開２００２−１４４７９８号公報に詳細に記載されている。さらのＢの反射層２０２の上から反射層全体を覆うように保護層２０１を形成する。保護層２０１には例えば、ポリアクリレートを用いることができる。
【００５０】
各反射層で液晶材料の螺旋ピッチｐを変えることにより、ピーク波長を調整することができる。この波長を光源の波長とを一致させることにより、光を効率よく観察者１３の方向に反射させることができる。さらに各反射層でΔｎを小さくすることにより狭帯域波長光の反射が可能となる。これにより、外光によるコントラストの低下を低減することができる。
【００５１】
発明の実施の形態２．
本実施の形態にかかる表示装置はヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に用いる表示装置である。すなわち、自動車等の乗物のフロントガラスに表示を出し、外の景色と表示とを重畳させて見せるものである。ＨＵＤにおけるスクリーンはフロントガラスの一部となるため、特定波長光以外の光は透過する。実施の形態１で示した構成は同様の構成であるため、説明を省略する。
【００５２】
本実施の形態にかかる表示装置について図９を用いて説明する。図９は本実施の形態にかかる表示装置の構成を示す模式図である。１１は正反射スクリーン、１２は画像表示装置、１３は観察者である。本実施の形態では正反射スクリーン１１を用いている。正反射スクリーン１１が狭帯域波長光を反射するミラーとなる。よって、観察者１３は正反射スクリーン１１を介して画像表示装置１２の映像を観察することができる。画像表示装置１２には例えば、液晶表示装置などの表示装置を用いることができる。
【００５３】
画像表示装置１２は実施の形態１の画像投射装置２と同様に特定の波長の光を出射する光源を用いている。例えば、光源として冷陰極管を用いた液晶表示装置の場合、画像表示装置１２から出射されるスペクトルは冷陰極管のスペクトルに対応する。従って、画像表示装置１２から出射されるスペクトルも、冷陰極管のスペクトルのピークに対応する。もちろん、液晶表示装置にカラーフィルタが設けられている場合は、ピーク波長がカラーフィルタの透過波長に対応するようになる。正反射スクリーン１１はこの波長に対応した光を観察者１３の方向に反射する。観察者１３は正反射スクリーン１１で反射した光を観察する。正反射スクリーン１１の反射スペクトルのピークは画像表示装置１２のスペクトルのピークに対応させている。これにより、光の利用効率を向上することができる。そして、正反射スクリーン１１は実施の形態１と同様に狭帯域波長光を反射する。これにより、外光によるコントラストの低下を防ぐことができる。
【００５４】
正反射スクリーン１１は実施の形態１と同様に３層構造となっており、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光を反射する。すなわち、Ｒの反射層と、Ｇの反射層と、Ｂの反射層とを有する３層構造となっている。それぞれの反射層は例えば、図３に示す構成のＲのスクリーン２１において、第１の樹脂層１０２及び第２の樹脂層１０４のラビング処理を実施したものを用いることができる。
【００５５】
液晶層１０３には実施の形態１と同様にカイラルネマチック液晶が用いられている。従って、液晶層１０３の螺旋ピッチｐを変えることにより、反射波長のピーク位置を調整することができる。これにより、光の利用効率を向上することができる。さらに液晶のΔｎを小さくすることによりピークの半値幅を狭くすることができる。これにより、狭帯域波長光の反射が可能となり、外光によるコントラストの低下を低減することができる。このような構成の正反射スクリーン１１の反射スペクトルのピークに対応した画像表示装置１２を用いることにより、外光によるコントラストの低下が低減されたＨＵＤを提供することができる。なお、本発明においてスクリーンとは、画像投射装置からの光により面内に像を投映するものに限らず、表示装置等の光源からの光を観察者の方向に反射するものを含むものとする。この場合、スクリーンが特定波長の光のみを反射するミラーとなり観察者１３はスクリーンを介して表示装置等に表示された画像を観察することができる。
【実施例１】
【００５６】
以下に本発明の実施例を示す。
本実施例では図３に示すスクリーンと同様の構成のスクリーンを単層構造で用いる。ここで、液晶には例えば、メルク社製ＭＪ０４４４を用いる。カイラル材はメルク社製Ｒ−２０１１を用い、添加量を約３％とする。液晶のΔｎは０．０４１４、液晶層の厚みｄは５０μｍ、螺旋ピッチｐは約０．３６７μｍとする。そのときの中心反射波長は５４６ｎｍとなる。画像投射装置２としては、光源が超高圧水銀灯である市販のプロジェクターを用いる。この超高圧水銀灯のスペクトルは図７に示すスペクトルである。この構成により、超高圧水銀の輝線スペクトルである５４６ｎｍの光が効率よく反射される。そして、外光によるコントラストの低下が低減される。
【実施例２】
【００５７】
本実施例では図３に示す構成のスクリーンにおいて、第１の樹脂層１０２及び第２の樹脂層１０４にラビング処理したものを用いる。そして、ラビング処理したスクリーンを３層構造とする。各スクリーンの螺旋ピッチｐをそれぞれ０．３９７μｍ、０．３５３μｍ、０．２８４μｍとすることにより、それぞれ６１２ｎｍ、５４４ｎｍ、４３７ｎｍが反射中心波長のスクリーンを作製する。ここで、液晶には例えば、実施例１と同様にメルク社製ＭＪ０４４４を用いる。カイラル材はメルク社製Ｒ−２０１１を用い、添加量を約３％とする。これらを重ね合わせて３層構造のスクリーンとする。表示装置は液晶表示装置を用い、光源には６１２ｎｍ、５４４ｎｍ、４３７ｎｍが反射中心波長である冷陰極管を用いる。配置は図９に示す様にＨＵＤの配置とする。これにより、観察者３はスクリーンの背後の景色と同時に、表示装置を見ることができる。さらに、コントラストの良い表示を見ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる投射型表示装置の構成を示す模式的外観図である。
【図２】本発明にかかるスクリーンの構成を示す模式的断面図である。
【図３】実施の形態１にかかるスクリーンの各層の構成を示す模式的断面図である。
【図４】Δｎ＝０．０４の時におけるスクリーンの反射スペクトルの計算結果を示す図である。
【図５】Δｎ＝０．２０の時におけるスクリーンの反射スペクトルの計算結果を示す図である。
【図６】ＬＥＤ光源及び蛍光管のスペクトルを示す図である。
【図７】超高圧水銀ランプのスペクトルを示す図である。
【図８】実施の形態１に用いた別のスクリーンの構成を示す模式的断面図である。
【図９】実施の形態２にかかるヘッドアップディスプレイの構成を示す模式的外観図である。
【図１０】実施の形態１にかかる拡散反射スクリーンの構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  スクリーン
２  画像投射装置
３  観察者
１１  スクリーン
１２  画像投射装置
１３  観察者
２１  Ｒのスクリーン
２２  Ｇのスクリーン
２３  Ｂのスクリーン
１０１  第１の基板
１０２  樹脂膜
１０３  液晶
１０４  シール材
１０５  樹脂膜
１０６  基板
２０１  保護層
２０２  Ｒの反射層
２０３  Ｇの反射層
２０４  Ｂの反射層
２０４  ベースフィルム
３０１  第１の凹凸層
３０２  第２の凹凸層
【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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