透過型スクリーン、背面投射型表示装置
【課題】コントラストが高く良好な映像を表示でき、外光によって光源側が透けて見える等の外観不良が大幅に改善された透過型スクリーン及びこれを備える背面投射型表示装置を提供する。
【解決手段】透過型スクリーン１０は、映像光の入光側に設けられるフレネルレンズ層１１と、フレネルレンズ層よりも出光側に設けられる光制御層１３と、光制御層１３よりも出光側に設けられる光拡散層１４と、光拡散層１４よりも出光側に設けられる着色層１５とを備え、曲面をなすような湾曲形状を有し、光制御層１３の光透過部１３２及び光吸収部１３３は、この透過型スクリーン１０に厚み方向に平行な断面において、光制御層１３の出光側の面に沿って交互に配置され、光吸収部１３３は、断面形状が略楔形形状であり、着色層１５は、着色された状態での光の透過率をＢ％とした場合に、Ａ＝１００−Ｂとして得られるティント率Ａ％が、３０％以上７０％以下である。
【解決手段】透過型スクリーン１０は、映像光の入光側に設けられるフレネルレンズ層１１と、フレネルレンズ層よりも出光側に設けられる光制御層１３と、光制御層１３よりも出光側に設けられる光拡散層１４と、光拡散層１４よりも出光側に設けられる着色層１５とを備え、曲面をなすような湾曲形状を有し、光制御層１３の光透過部１３２及び光吸収部１３３は、この透過型スクリーン１０に厚み方向に平行な断面において、光制御層１３の出光側の面に沿って交互に配置され、光吸収部１３３は、断面形状が略楔形形状であり、着色層１５は、着色された状態での光の透過率をＢ％とした場合に、Ａ＝１００−Ｂとして得られるティント率Ａ％が、３０％以上７０％以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型スクリーンと、これを備える背面投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像光をスクリーンの背面側から投射して表示する背面投射型表示装置では、投射された映像光を透過して表示するための透過型スクリーンが用いられている。このような透過型スクリーンは、所望する光学特性に合わせて、従来、様々な構成を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば、透過型スクリーンを備える背面投射型表示装置に関して、その用途によっては、意匠性が高く要求される場合がある。例えば、背面投射型表示装置を自動車内の表示装置等として使用する場合等である。このように意匠性が要求される場合には、意匠面におけるシステム全体との調和も必要であり、当然ながら、表示装置としての映像の良好さも要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６０１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば、自動車の車内のように、外光の影響が大きい環境で使用される背面投射型表示装置では、外光によるコントラストの低下等といった表示不良に加えて、映像非表示時（映像光の非投射時、即ち、光源部の非点灯時）に、外光によって透過型スクリーンの背面側（光源側）、即ち、背面投射型表示装置の内部が透けて見える等の外観不良の問題がある。
また、コントラストの向上や、明るい映像を表示するために、光源部の出力を大きくすると、消費電力が大きくなるという問題があった。
特許文献１には、スクリーン画面の中央部と周縁部での明るさの差を改善する構成が開示されているが、上述のような課題の解決に関しては、一切開示されていない。
【０００５】
本発明の課題は、コントラストが高く良好な映像を表示でき、外光によって光源側が透けて見える等の外観不良が大幅に改善された透過型スクリーン及びこれを備える背面投射型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、映像光の入光側に設けられ、映像光の進行方向を偏向するフレネルレンズ層（１１）と、前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部（１３２）と光を吸収する光吸収部（１３３）とを備える光制御層（１３）と、前記光制御層よりも出光側に設けられ、光を拡散する作用を有する光拡散層（１４）と、前記光拡散層よりも出光側に設けられる着色層（１５）と、を備え、この透過型スクリーンは、曲面をなすような湾曲形状を有し、前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光制御層の出光側の面に沿って交互に配置されており、前記光吸収部は、前記断面における断面形状が略楔形形状であり、前記着色層は、着色された状態での光の透過率をＢ％とした場合に、Ａ＝１００−Ｂとして得られるティント率Ａ％が、３０％以上７０％以下であること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、ピークゲインが、０．３以上３．０以下であること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記光透過部（１３２）及び前記光吸収部（１３３）は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されていること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズ層（１１）は、光が入射する入射面（１１１ａ）と前記入射面から入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面（１１１ｂ）とを備える単位レンズ（１１１）が複数配列されたフレネルレンズ形状部（１１２）を、入光側に備えること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズ層（１１）よりも出光側に設けられる基板層（１２）を備えていること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記着色層（１５）よりも出光側に設けられ、ハードコート機能、防眩機能、紫外線吸収機能、反射防止機能、防汚機能、帯電防止機能の少なくとも１つの機能を有する表面機能層（１６）を備えること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
【０００８】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）と、前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部（８０）と、を備える背面投射型表示装置（１）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コントラストが高く良好な映像を表示でき、外光によって光源側が透けて見える等の外観不良が大幅に改善された高品位な透過型スクリーン及びこれを備える背面投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の背面投射型表示装置１の構成を説明する図である。
【図２】実施形態の透過型スクリーン１０の斜視図である。
【図３】実施形態の透過型スクリーンの層構成を説明する図である。
【図４】実施形態のフレネルレンズ部１１２を説明する図である。
【図５】実施形態の光制御層１３を説明する図である。
【図６】実施形態の透過型スクリーンの他の層構成の例を示す断面図である。
【図７】変形形態の透過型スクリーン４０の層構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、本明細書中において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、シート状の部材は、フィルム状の部材としてもよいし、板状の部材としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００１２】
（実施形態）
図１は、実施形態の背面投射型表示装置１の構成を説明する図である。図１では、背面投射型表示装置の奥行き方向に平行かつ鉛直方向に平行な断面を示している。
背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０と、光源部８０と、筐体９０とを備えている。この背面投射型表示装置１は、光源部８０から、透過型スクリーン１０の背面側へ映像光を投射して透過型スクリーン上に映像を表示する。
本実施形態の背面投射型表示装置１は、太陽光や照明光等といった外光の影響が大きい環境で使用されるものであり、例えば、自動車の内部や船舶の内部（例えば、運転席や機関室等）に配置される車載用や船舶用の背面投射型表示装置である。
【００１３】
透過型スクリーン１０は、図１に示すように、観察者Ｏ側（映像光の出光側）に凸となる湾曲形状を有している。この透過型スクリーン１０の詳細に関しては、後述する。
光源部８０は、透過型スクリーン１０に対してその背面側から映像光を投射する映像光源である。本実施形態の光源部８０は、図１に示すように、透過型スクリーン１０の背面側下方に配置され、ミラー等を介さずに直接投射するように構成されているが、これに限らず、例えば、光源部８０から投射された光をミラーで一度反射して透過型スクリーンに投射する形態としてもよい。
この光源部８０は、照射領域が次第に広がっていく発散光束（拡大投影された光束）として、透過型スクリーン１０の背面側の面（入光面）の全域に映像光を投射する。このような光源部８０としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザを利用したピコプロジェクタ等の小型の光源を用いることができる。
筐体９０は、透過型スクリーン１０を支持し、かつ、その内部に光源部８０を配置可能な部材である。
【００１４】
図２は、実施形態の透過型スクリーン１０の斜視図である。
図２に示すように、透過型スクリーン１０は、全体的にみた場合のスクリーン面が三次元曲面をなすような湾曲形状を有している。
ここで、本明細書において、「二次元曲面」とは、単一の軸を中心として二次元的に湾曲しているもの、或いは、互いに平行な複数の軸を中心として異なる曲率で二次元的に湾曲しているものを意味する。また、「三次元曲面」とは、互いに対して角度をなす複数の軸をそれぞれ中心として、部分的に又は全体的に湾曲しているもの意味するものとする。
【００１５】
本実施形態では、透過型スクリーン１０は、図２に示すように、略矩形の板状の部材であり、正面方向から見た場合の対角線の一方と平行で透過型スクリーン１０の背面側に位置する第１の軸Ａ１を中心とした方向Ｂ１に観察者側（出光側）に凸となるように湾曲し、かつ、他方の対角線と平行で透過型スクリーン１０の背面側（入光側）に位置する第２の軸Ａ２を中心とした方向Ｂ２に観察者側に凸となるように湾曲している。そして、透過型スクリーン１０の観察面（出光面）において、その表示領域の幾何学的中心となる点Ｃ（透過型スクリーン１０の平面形状をなす矩形状の一対の対角線が交わる点）が最も観察者側に突出している。
透過型スクリーン１０は、観察者側の面（出光面）の最も観察者側に凸となっている点Ｃにおける法線方向Ｎに直交する平面（即ち、最も観察者側に凸となった点Ｃでの接面）が、鉛直方向に平行となっている。
透過型スクリーン１０において、この湾曲形状の曲率半径は、２０００ｍｍ以下であることが好ましく、２５０ｍｍ以上であり１５００ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００１６】
なお、本実施形態では、透過型スクリーン１０は、観察者側（出光側）に凸となる湾曲形状を有する例を示したが、これに限らず、例えば、光源側（入光側）に凸（即ち、観察者側へ凹）となるような湾曲形状を有していてもよい。また、観察者側に凸となる部分と光源側に凸となる部分とを組み合わせた形状としてもよい。
また、湾曲形状の軸となる第１の軸Ａ１，第２の軸Ａ２は、透過型スクリーン１０を正面方向から見た場合の観察画面の矩形形状の対角線にそれぞれ平行である例を示したが、これに限らず、透過型スクリーン１０を正面方向から見た場合に、観察画面の幾何学的中心Ｃを通り画面上下方向に平行な方向と、画面左右方向に平行な方向とをそれぞれ第１の軸、第２の軸としてもよい。
【００１７】
図３は、実施形態の透過型スクリーンの層構成を説明する図である。
この透過型スクリーン１０は、図３に示すように、その光源側（入光側）から順に、フレネルレンズ層１１、基板層１２、光制御層１３、光拡散層１４、着色層１５、表面機能層１６等を備えており、これらが接合層１７ａ〜１７ｃ等により一体に積層された形状となっている。
以下、本実施形態の透過型スクリーン１０を構成する各層について説明する。
フレネルレンズ層１１は、光源側（入光側）に設けられたフレネルレンズ部１１２と、フレネルレンズ部１１２の観察者側に配置されたフレネル基材部１１３とを備えている。このフレネルレンズ層１１は、光源部８０が発散光束として投射した映像光の進行方向を偏向させ、この透過型スクリーン１０の正面方向（点Ｃにおける接面の法線方向）へ進む平行光束とする機能を有している。
このフレネルレンズ部１１２の機能により、観察者によって観察される映像、特に、観察者によって透過型スクリーン１０の斜め方向から観察される場合の映像の明るさの面内ばらつきを低減することができる。
【００１８】
フレネルレンズ部１１２は、フレネル基材部１１３の入光側の面に一体に形成され、単位レンズ１１１が複数配列されて形成されたフレネルレンズ形状部である。このフレネルレンズ部１１２は、所謂、全反射型のフレネルレンズである。
図４は、実施形態のフレネルレンズ部１１２を説明する図である。図４（ａ）は、フレネルレンズ部１１２を光源側（入光側）正面方向から見た図であり、図４（ｂ）は、単位レンズ１１１の配列方向に平行であって厚み方向に平行な面でのフレネルレンズ部１１２の断面の一部を拡大した図である。
図４に示すように、単位レンズ１１１は、点Ｏを中心として同心円状に配列されている。本実施形態では、その中心Ｏは、透過型スクリーン１０の入光側の正面方向（点Ｃにおける接面の法線方向）から見て、透過型スクリーン１０の入光面側の下方であって、点Ｃに対応する入光面側の点Ｃ２（幾何学的中心）を通り画面の上下方向に平行な直線上に位置している。
【００１９】
また、図４（ｂ）に示すように、単位レンズ１１１は、映像光Ｌが入射する入射面１１１ａと、入射面１１１ａから入射した光の少なくとも一部を全反射して観察者側へ向ける全反射面１１１ｂとを備えている。単位レンズ１１１は、その配列方向に平行であって、透過型スクリーン１０の厚み方向に平行な断面形状が、図４（ｂ）に示すように、光源側（入光側）に凸となる略三角形形状である。
本実施形態のフレネルレンズ部１１２は、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂を用いてフレネル基材部１１３に一体に形成されているが、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂を用いて形成してもよい。
【００２０】
このような全反射型のフレネルレンズ部１１２を備えることにより、通常の屈折型のフレネルレンズ部を備える場合よりも、背面投射型表示装置１の奥行き方向における透過型スクリーン１０と光源部８０との距離短くすることができ、背面投射型表示装置１の薄型化を図ることができる。
【００２１】
フレネル基材部１１３は、光透過性を有するシート状の部材である。このフレネル基材部１１３は、フレネルレンズ層１１のベースとなる部材である。
フレネル基材部１１３は、例えば、ポリカーネート（ＰＣ）樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂や、メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）樹脂、メタクリル酸メチル・スチレン（ＭＳ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）等を用いて形成されている。
このフレネル基材部１１３の厚みは、０．５〜４ｍｍの範囲内で適宜選択可能である。
フレネル基材部１１３は、光を拡散する拡散材を含有していてもよいし、拡散材を含有しない層と拡散材を含有する層を共押し出し成形した形態としてもよい。
【００２２】
基板層１２は、透過型スクリーン１０の剛性を高める機能を有する層であり、フレネルレンズ層１１よりも出光側に配置される。この基板層１２は、光透過性を有する板状の部材である。
本実施形態の基板層１２は、図３に示すように、透過型スクリーン１０の厚み方向において、フレネルレンズ層１１と光制御層１３との間に設けられており、それぞれ接合層１７ａ，１７ｂを介して一体に積層されている。
基板層１２は、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＣ樹脂、アクロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂等により形成された板状の部材を用いることができる。
また、基板層１２の厚さは、約１．５〜５．０ｍｍの範囲内が好ましい。
【００２３】
図５は、実施形態の光制御層１３を説明する図である。図５（ａ）は、光制御層１３の断面の一部（透過型スクリーン１０の画面上下方向に平行であって厚み方向に平行な断面の一部）を拡大して示している。図５（ｂ）は、光制御層１３を観察者側の正面方向から見た一部を拡大して示している。なお、図５では、理解を容易にするために、光制御層１３は、略平板状である例を示しているが、実際は、前述のように湾曲形状を有している。
光制御層１３は、基材部１３１と、光学形状部１３４とを備えており、図３に示すように、接合層１７ｂを介して基板層１２の観察者側（出光側）に一体に積層されている。
【００２４】
基材部１３１は、この光制御層１３のベースとなる層であり、光透過性を有するシート状の部材である。この基材部１３１の厚みは、７５〜２００μｍの範囲内で選択可能である。
基材部１３１を形成する材料としては、ＰＣ樹脂や、ＰＥＴ樹脂、ＴＡＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等を用いることができる。
【００２５】
光学形状部１３４は、基材部１３１の観察者側（出光側）の面に一体に積層されており、複数の光透過部１３２及び光吸収部１３３を有している。
光透過部１３２は、図５（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在し、基材部１３１の観察者側の面に沿って画面上下方向に複数配列された単位光学形状であり、その配列方向に平行であって透過型スクリーン１０の厚み方向に平行な断面形状は、図５（ａ）に示すように、観察者側を上底とし、光源側を下底とする略台形形状である。本実施形態の光透過部１３２の断面形状は、等脚台形であり、図５（ａ）に示すように、画面上下方向（配列方向）において対称な形状である。
この光透過部１３２は、光透過性を有する樹脂で形成されている。本実施形態の光透過部１３２は、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により基材部１３１の出光面に一体に形成されているが、これに限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
また、光透過部１３２は、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いて熱溶融押出成形により形成されてもよく、この場合において、十分な厚みを有するならば、前述の基材部１３１を設けない形態としてもよい。
【００２６】
光吸収部１３３は、図５（ａ）に示すように、隣り合う光透過部１３２の間の谷状の部分に形成され、光を吸収する作用を有する部分である。この光透過部１３２の出光側の面と光吸収部１３３の出光側の面とで光制御層１３の出光側の面が形成されている。
本実施形態の光吸収部１３３は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在氏、光制御層１３の出光側の面に沿って光透過部１３２と画面上下方向に交互に配置される形態となっている。
光吸収部１３３は、その配列方向に平行であって透過型スクリーンの厚み方向に平行な断面における断面形状が楔形形状である。ここでいう楔形形状とは、一方の端部の幅が広く、他方に向けて次第に幅が狭くなる形状をいい、三角形形状や台形形状等を含む。光吸収部１３３は、図５（ａ）に示すように、その断面形状が、観察者側（出光側）を下底、光源側（入光側）を上底とする略台形形状としてもよいし、光源側を頂点とする略三角形形状としてもよい。
【００２７】
光吸収部１３３は、光吸収材等を含有した光透過性を有する樹脂を、光透過部１３２間の谷部にワイピング（スキージング）して充填し、硬化させる等して形成されている。
光吸収部１３３に用いられる光透過性を有する樹脂は、光透過部１３２を形成する樹脂よりも屈折率が小さいものが好ましい。光吸収部１３３に用いられる光透過性を有する樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が好適に使用される。
なお、光吸収部１３３の屈折率は、光透過部１３２の屈折率よりも小さいことが、映像光の光線制御の観点から好ましいが、光透過部１３２の屈折率と同じものとしてもよいし、光透過部１３２の屈折率よりも大きくしてもよい。
光吸収部１３３に用いられる光吸収材は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材であり、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等である。顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂製や、ＰＣ樹脂製、ＰＥ樹脂製、ＰＳ樹脂製、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等により形成されたものを用いることができる。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、この光透過部１３２（光吸収部１３３）の配列ピッチがＰであり、光学形状部１３４の厚み（光透過部１３２の厚み）がＤであり、配列方向における光透過部１３２の上底の寸法がＷ１であり、配列方向における光吸収部１３３の下底の寸法がＷ２であり、上底の寸法がＷ３である。また、透過型スクリーン１０の厚み方向における光吸収部１３３の寸法がＨであり、光透過部１３２と光吸収部１３３との界面が、透過型スクリーン１０の厚み方向となす角度がθである。
【００２９】
光拡散層１４は、光制御層１３よりも出光側に設けられ、光を等方的に拡散する作用を有するシート状の部材である。本実施形態の光拡散層１４は、光制御層１３の観察者側に接合層１７ｃを介して一体に積層されている。光拡散層１４は、粒子状等の光拡散材を含有する光透過性を有する樹脂により形成されている。
光拡散層１４の母材となる光透過性を有する樹脂は、例えば、ＭＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等を用いることができる。
また、光拡散材としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーであり、特に、透明度の高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、メラミン樹脂製、アクリル樹脂製、ＡＳ樹脂製、ＰＣ樹脂製等のものを適用可能である。また、シリコン系ビーズも光拡散材として使用可能である。さらに、所望する拡散性能等に合わせて、これらの光拡散材を適宜選択し、所定の割合で組み合わせる等して使用可能である。
光拡散層１４の厚さは、０．０５〜２．０ｍｍの範囲内が好ましく、０．１〜１．５ｍｍの範囲内とすることがより好ましい。ここで、光拡散層１４の厚みが、０．０５ｍｍ未満となると、光拡散効果が不十分となる可能性があり、また、２．０ｍｍを超えると、透過型スクリーン１０に表示される映像がぼやけ、解像度が低下する可能性がある。従って、光拡散層１４の厚さは、上記の範囲内が好ましい。
【００３０】
着色層１５は、光拡散層１４よりも観察者側（出光側）に設けられ、所定の色及び濃度で着色されたシート状の部材である。着色層１５は、観察者側から透過型スクリーン１０に入射する外光を吸収する機能や、透過型スクリーン１０内で発生した迷光等を吸収する機能や、光源部８０の非点灯時の観察画面の黒味を向上させて観察画面の外観の品位を向上させる機能を有する。
着色層１５は、光吸収材や着色剤を含有した透明樹脂により形成されている。着色層１５の母材となる透明樹脂は、ＭＢＳ樹脂や、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等を用いることができる。また、光吸収材は、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等が用いられ、着色剤としては、グレー系や黒色系等の暗色系の染料や顔料等を用いることができる。
【００３１】
着色層１５は、その厚さが、１０〜２００μｍの範囲内が好ましく、３０〜１５０μｍの範囲内とすることがより好ましい。着色層１５の厚みが１０μｍ未満であると、外光等を吸収する作用が不十分となる可能性があり、２００μｍを超えると、映像光の透過率が低下することに加え、光源部８０の出力を高める必要が生じて消費電力が増大する可能性がある。従って、着色層１５の厚さは、上記範囲内とすることが好ましい。
【００３２】
この着色層１５は、そのティント率が３０％以上７０％以下であることが好ましい。ティント率Ａ％は、着色されていない状態の光の透過率を１００％とし、着色された状態での光の透過率をＢ％としたとき、Ａ＝１００−Ｂで表されるものである。
この着色層１５のティント率が、３０％未満の場合には、外光等の吸収作用が不十分となる可能性があり、また、映像非表示時（映像光の非投射時）に外光によって光源部８０側が透けて見える等の外観不良やが生じやすくなる。さらに、ティント率が３０％未満の場合であって、透過型スクリーン１０のピークゲインが高い（ピークゲイン３．０超）場合には、映像表示時（光源部８０の点灯時、映像光投射時）に光源部８０のシルエット（光源像）が視認される等の表示不良等も生じるおそれがある。
一方、着色層１５のティント率が７０％を超える場合には、映像光の透過率が低下して映像の輝度が低下することや、光源部８０の出力増大に伴う消費電力の増加等が生じる可能性がある。従って、着色層１５のティント率は、上記の範囲内とすることが好ましい。
【００３３】
本実施形態の着色層１５と光拡散層１４とは、共押し出し成形することにより一体に形成されており、着色層１５と光拡散層１４との間には、接合層等を有していない。しかし、これに限らず、着色層１５及び光拡散層１４を別々に成形してもよいし、不図示の接合層等を介して一体に積層される形態としてもよい。
【００３４】
表面機能層１６は、着色層１５よりも観察者側に配置された層であり、ハードコート機能や、防眩機能、反射防止機能、帯電防止機能、紫外線吸収機能、防汚機能等の少なくとも１つの機能を有する層である。
本実施形態の表面機能層１６は、ハードコート機能を有しており、光透過性を有し、ＪＩＳ Ｋ ６００−５−４（１９９４）で規定される鉛筆硬度試験で「ＨＢ」以上の硬度を有している。
表面機能層１６は、着色層１５の観察者側の面に、ハードコート機能を有する塗料をスプレー塗装して形成されている。
【００３５】
接合層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、透過型スクリーン１０を構成する各層を一体に接合する層である、本実施形態の接合層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、フレネルレンズ層１１と基板層１２との間、基板層１２と光制御層１３との間、光拡散層１４と光制御層１３との間に設けられ、これらの層を一体に接合している。
この接合層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、紫外線硬化型のアクリル系樹脂や、圧力により粘着性が顕在化する感圧粘着型のアクリル系樹脂等を用いることができる。また、接合層１７ａ，１７ｂ，１７ｃの厚さは、透過型スクリーン１０の大きさや使用環境、接合する各層の樹脂の特性、接合層として使用する樹脂の特性等に合わせて、１０〜１００μｍの範囲内で適宜選択できる。
【００３６】
本実施形態の透過型スクリーン１０は、例えば、フレネルレンズ層１１、基板層１２、光制御層１３、光拡散層１４、着色層１５を一体に積層して接合した後、加熱して軟化させ、着色層１５側が凸となるように、上述のような所定の曲面形状を有した型に押圧する等して、その曲面形状を賦形する。そして、着色層１５上に表面機能層１６を形成することにより、透過型スクリーン１０が形成される。なお、表面機能層１６は、曲面形状の形成前に、着色層１５上に形成してもよい。
【００３７】
本実施形態の透過型スクリーン１０は、上述のような着色層１５及び光制御層１３の光吸収部１３３を備えており、透過型スクリーン全体としてのピークゲインが、０．３以上３．０以下であることが好ましい。
ここで、ゲインとは、透過型スクリーン１０の背面側から光を入射させたとき、透過型スクリーン１０の入光面での照度と、透過型スクリーン１０の出光面での輝度を、透過型スクリーン１０のスクリーン面（透過型スクリーン１０全体としてみたときの平面方向）の法線方向となす角度ごとに測定し、以下に示す（式１）より求められる値である。
Ｇ＝π×Ａ／Ｉ ・・・（式１）
なお、（式１）において、ゲインをＧ、円周率をπ、輝度をＡ（ｃｄ／ｍ２）、照度をＩ（ｌｘ）で示している。
そして、ピークゲインとは、上記式で得られるゲインのうち最もピーク（最大値）となるものであり、照度が一定の場合には、最も輝度が高いときに得られるゲインである。
【００３８】
このピークゲインが、０．３未満の場合、透過型スクリーン１０に表示される映像の明るさやコントラストが不十分であり、暗く不明瞭な映像となり、外光の影響が大きい使用環境下においては、使用に適さないという問題がある。また、この場合、映像として所定の明るさを得るために、光源部８０消費電力の増大を招くという問題がある。
一方、ピークゲインが３．０を超える場合には、視野角が狭くなったりするという問題がある。また、特に、ピークゲインが３．０を超え、着色層１５のティント率が低い（ティント率３０％未満）場合には、映像光投射時（光源部８０の点灯時）に光源部８０のシルエット（光源像）が視認されるという問題がある。
従って、透過型スクリーン１０のピークゲインを、０．３以上３．０以下とすることが、良好な映像を表示するという観点から好ましい。
【００３９】
本実施形態の透過型スクリーン１０において、図１、図３、図４、図５等に示すように、光源部８０から投射され透過型スクリーン１０に入射した発散光束である映像光Ｌは、フレネルレンズ層１１のフレネルレンズ部１１２によって正面方向（前述の点Ｃにおける接面の法線方向）への平行光束となる。そして、光制御層１３に入射し、一部はそのまま正面方向へ出射し、一部は光透過部１３２と光吸収部１３３との界面で全反射する等して画面上下方向へ拡散される。このとき、角度θは所定の値となっており、画面上下方向への拡散の度合いは小さいので、正面輝度の低下や画面上下方向への必要以上の拡散を招くことはない。そして、さらに光拡散層１４で等方的に拡散して着色層１５及び表面機能層１６を透過して出射する。
【００４０】
一方、観察者側から透過型スクリーン１０へ入射する太陽光や照明光等の外光Ｇ（図３参照）は、一部が着色層１５で吸収され、一部が光吸収部１３３で吸収されるので、光源部８０側へ到達する光量が大幅低減される。従って、外光によるコントラストの低下を大幅に改善することができる。また、非映像表示状態での透過型スクリーン１０の画面の黒味が増し、非映像表示状態（光源部８０の非点灯状態）での光源部８０側の背面投射型表示装置１の内部が透けて見える等の不具合も防止できる。さらに、映像表示状態（光源部８０点灯状態）において光源像が透けて見えるといった不具合も改善できる。
【００４１】
さらに、光吸収部１３３と光透過部１３２との界面の角度θが決まっているため、太陽光等のように時間によって入射角度が異なる外光の場合、光吸収部１３３では吸収しきれない外光が存在する。しかし、本実施形態によれば、着色層１５を備えているので、そのよな外光も十分吸収できる。
このような外光吸収作用を有しているので、透過型スクリーン１０に表示される映像のコントラストが向上し、透過型スクリーン１０は、視認性が高く良好な映像を表示できる。
【００４２】
（各測定例の透過型スクリーンを備える背面投射型表示装置の評価）
ここで、本実施形態の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置の実施例及び比較例に相当する測定例１〜１６の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置を作製し、その外観性（光源側が透けて見えるか否か）や、表示される映像のコントラスト、消費電力等について評価した。
測定例１〜１６の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置は、光源部８０や筐体９０、その画面サイズ（１０インチ相当）や湾曲形状、各層の形状や厚み等は共通している。しかし、測定例１〜７の透過型スクリーンは、着色層１５のティント率がそれぞれ異なっている。また、測定例８〜１６の透過型スクリーンは、ティント率が一定であり、ピークゲインがそれぞれ異なっている。なお、測定例１４の透過型スクリーンは、測定例４の透過型スクリーンと同様である。
測定例１〜１６において、本実施形態の実施例に相当するもの透過型スクリーン及び背面投射型表示装置は、測定例２〜５，１０〜１５であり、比較例に相当するものは、測定例１，７〜９，１６である。
測定例１〜１６の透過型スクリーンの各層の詳細は以下の通りである。
【００４３】
着色層１５は、厚さが７０μｍ、着色剤としてアクリル系ビーズ（平均粒径約８μｍ、屈折率１．５５）をカーボンブラックで着色したものを含有するＭＢＳ樹脂（屈折率１．５５）により形成されている。測定例１〜７では、カーボンブラックの配合量を変化させてそのティント率を変えている。また、測定例８〜１６では、着色剤の配合量は一定であり、各着色層１５のティント率は６０％である。
【００４４】
光拡散層１４は、厚さが１４０μｍであり、光拡散材としてシリコン系ビーズ（平均粒径約２μｍ、屈折率１．４２）とアクリル系ビーズ（平均粒径約１０μｍ、屈折率１．５０）とが所定量組み合わされて配合されたＭＢＳ樹脂（屈折率１．５５）により形成されている。
測定例１〜７においては、光拡散層１４の光拡散材の配合量は一定である。また、測定例８〜１６においては、光拡散層１４の光拡散材の配合量を変化させることにより、透過型スクリーンのピークゲインを変化させている。なお、測定例１〜７においてもピークゲインは変化しているが、これは、着色層１５のティント率を変化させたことによるものであり、測定例１〜７の透過型スクリーンの画面左右方向における１／２角は一定である。
なお、ピークゲインに関しては、微小変角輝度計（ＧＰ−５００、村上色彩技術研究所社製）により測定した。
【００４５】
光制御層１３は、基材部１３１が、ＰＣ樹脂製のシート状の部材であり、その厚さが１５０μｍである。
光透過部１３２は、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂（屈折率１．５５）により形成され、光吸収部１３３は、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂（屈折率１．４９）に、光吸収材としてカーボンブラックを練りこんだアクリルビーズ（平均粒径約４μｍ）を含有している。
また、光吸収部１３３の配列ピッチＰ＝６０μｍ、光吸収部１３３の下底Ｗ２＝３０μｍ、光吸収部１３３の上底Ｗ３＝６．４μｍ、光吸収部１３３の高さＨ＝１５０μｍ、光透過部１３２（光学形状部１３４）の厚さＤ＝１６８μｍ、光透過部１３２と光吸収部１３３の界面がなす角度θ＝４．５°である。この光制御層１３の観察者側面における開口率（光制御層１３の観察者側面において、光透過部１３２が締める面積）は、５０％である。
【００４６】
基板層１２は、ＰＣ樹脂製の板状の部材であり、その厚さが２ｍｍである。
フレネルレンズ層１１は、フレネル基材部１１３がＰＣ樹脂製のシート状の部材であり、その厚さが１３０μｍである。また、フレネルレンズ部１１２には、ウレタンアクリレート系樹脂により、図４に示すような全反射フレネルレンズ形状が形成されている。
【００４７】
評価方法に関しては、以下の通りである。
外観性の評価（外光によって光源部８０側が透けて見える現象の有無）に関しては、明室環境下において、映像非表示状態（光源部８０の非点灯状態）で、表示装置の観察面から正面方向に１メートル離れたの位置から画面を観察した場合に、照明光等の外光によって光源部８０側が透けてみるか否かを目視により評価している。光源部８０側が透けて見えるものを不可（×）とし、光源側がやや透けて見えるものを不適（△）とし、光源部８０側が透けて見えないものを良（○）とした。
【００４８】
コントラストに関しては、暗室環境下、明室環境下（観察画面中央において５００ｌｘ、５０００ｌｘ）で、その観察画面上に、黒画面上に白線が格子状に入ったクロスハッチ画像を表示し、観察画面の正面方向に１ｍの位置からそのクロスハッチ画像の白と黒を目視により観察した場合のコントラストを評価した。この評価は、暗室環境下及び明室環境下（観察画面中央において５００ｌｘ，５０００ｌｘ）の総合評価とした。いずれの環境条件においても、コントラストが非常に高く、視認性が非常に高いものを優（◎）とし、コントラストが高く、視認性が高いものを良（○）とし、コントラストがやや低く、映像の視認性がやや低く使用にはやや適さないものを不適（△）とし、コントラストが低く、視認性が低く使用に全く適さないものを不可（×）とした。
【００４９】
消費電力に関しては、同サイズの従来の液晶パネルに使用される同じ画面サイズの表示装置を基準として評価し、消費電力計によりその消費電力を測定し、消費電力が非常に低いものを優（◎）とし、消費電力が低いものを良（○）として示し、消費電力が高くやや適さないものを不適（△）として示し、消費電力が大幅に高く使用に適さないものを不可（×）として示した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
表１に示すように、測定例１〜７の背面投射型表示装置において、着色層１５のティント率が２０％の測定例１では、映像非表示時に照明等の外光により光源部８０側が透けて視認される外観不良が生じており外観性が低下し、また、コントラスト（特に、５０００ｌｘでのコントラスト）が低下していた。
また、表１に示すように、ティント率が８０％や９０％となる測定例６，７では、光源部８０側が透けて見えることがなく、また、コントラストも良好であったが、消費電力が増大していた。
【００５３】
これに対して、ティント率が３０％〜７０％である測定例２〜５では、映像非表示時に外光により光源部８０側が透けて見えることがなく外観性の品位も高く、コントラストも良好である。また、消費電力に関しても良好であった。
従って、着色層１５のティント率は、３０％以上７０％以下の範囲とすることにより、映像非表示時に外光により光源部８０側が透けて見える等の外観性の品位の低下を極力抑え、コントラストが高く、消費電力も低減された良好な映像を表示できる背面投射型表示装置とすることができる。
【００５４】
次に、測定例８〜１６の背面投射型表示装置において、ピークゲインが４や５である測定例８，９では、コントラストや消費電力が良好であったが、映像非表示時（光源部８０の非点灯時）に、照明等の外光によって光源部８０側が透けて観察される等の外観不良があった。
また、ピークゲインが０．２である測定例１６では、上述のような、映像非表示時（光源部８０の非点灯時）に外光によって光源部８０側が透けて見えるといった外観不良は生じていないが、コントラストの低下や、明るい映像を表示するための消費電力の増大が生じており、好ましくない。
【００５５】
これに対して、透過型スクリーンのピークゲインが、０．３以上３．０以下の範囲内である測定例１０〜１５では、光源側が透けて見えることがなく、また、外観の品位も高く、コントラストも良好である。また、消費電力に関しても良好であった。
従って、透過型スクリーンのピークゲインは、０．３以上３．０以下の範囲内とすることにより、コントラストが高く、外光によって光源部８０側が透けて見える等の品位の低下を極力抑え、消費電力も低減された良好な背面投射型表示装置とすることができる。
【００５６】
上述のように、本実施形態の実施例に相当する測定例２〜５，１０〜１５の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置は、着色層１５のティント率及びピークゲインが、上述の好ましい範囲を満たしており、コントラストが高く、外光によって光源部８０側が透けて見える等の外観不良が大幅に改善され、良好な映像を表示することができ、さらに、消費電力も低減できた。
以上のことから、本実施形態によれば、コントラストが高く、良好な映像を表示でき、外観の品位が高く、光源側が透けて見える等の不良がない良好な透過型スクリーン及びこれを備えた背面投射型表示装置とすることができる。
【００５７】
（他の実施形態）
図６は、実施形態の透過型スクリーンの他の層構成の例を示す断面図である。
ここでは、前述した図３等に示す透過型スクリーン１０と同様の機能を果たす部分には、同一の符号や末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。また、図６では、実施形態の透過型スクリーンの他の例において、図３に示す断面に相当する断面を示しており、図６（ａ）〜（ｃ）において、紙面左側が観察者側であり、紙面右側が光源側である。
図６（ａ）に示す透過型スクリーン２０Ａのように、基板層１２を着色層１５の出光側に設ける形態としてもよい。
また、図６（ｂ）に示す透過型スクリーン２０Ｂのように、基板層１２を着色層１５と光拡散層１４との間に設ける形態としてもよい。
さらに、図６（ｃ）に示す透過型スクリーン２０Ｃのように、所定のティント率で着色された基板層２２を光拡散層１４の出光側に設けてもよい。このとき、基板層２２が含有する着色剤は、前述の着色層１５の着色剤と同様のものを用いることができる。
【００５８】
なお、図６において、符号１７ｄ〜１７ｈが付される層は、接合層であり、その両面に位置する層を接合する機能を有する。これらの接合層１７ｄ〜１７ｈは、前述の接合層１７ａ〜１７ｃと同様のものである。これらの透過型スクリーン２０Ａ〜２０Ｃは、前述の透過型スクリーン１０と同様に、背面投射型表示装置１に用いることができる。
透過型スクリーン２０Ａ〜２０Ｃは、所望する光学性能や意匠性や外観性（光源部８０の非点灯時の表示画面の黒さ等）に応じて適宜選択可能である。
【００５９】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、光源部８０は、背面投射型表示装置１の使用状態において、透過型スクリーン１０に対して鉛直方向下側から斜めに映像光を投射する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、透過型スクリーン１０に対して鉛直方向上側から斜めに映像光を投射する形態としてもよい。この場合、透過型スクリーン１０の上下方向を逆にして配置することが好ましい。
【００６０】
（２）本実施形態において、フレネルレンズ層１１は、光制御層１３に接合され一体に形成される例を示したが、別体のフレネルレンズシートを光制御層１３の光源側（入光側）に配置してもよい。
また、本実施形態において、フレネルレンズ部１１２は全反射型のフレネルレンズ形状である例を示したが、これに限らず、屈折型のフレネルレンズ形状ととしてもよい。
図７は、変形形態の透過型スクリーン４０の層構成を説明する図である。
このように屈折型のフレネルレンズを使用する際には、フレネルレンズ部４１３の位置がフレネル基材層４１１の出光側に位置するため、別体のフレネルレンズシート４１とし、光制御層１３、光拡散層１４、着色層１５らが一体に積層された積層体４２とフレネルレンズシート４１からなる２枚ものの透過型スクリーン４０としてもよい。
なお、この場合、フレネルレンズ形状の光学的中心が透過型スクリーンの幾何学的中心近傍に位置する形状（即ち、偏心していない形状）のフレネルレンズ形状としてもよい。
【００６１】
（３）本実施形態において、背面投射型表示装置１は、タッチパネル機能等を備えていない例を示したが、これに限らず、例えば、タッチパネル機能を備えていてもよい。タッチパネル機能としては、例えば、透過型スクリーン１０の背面側から赤外光を投射する赤外光投射装置と、透過型スクリーン１０の背面側に配置され、赤外光を検出可能な赤外光検出装置とを備える赤外線方式のタッチパネル等を用いることも可能である。
【００６２】
（４）本実施形態において、光透過部１３２及び光吸収部１３３の断面形状は、略等脚台形状である例を示したが、これに限らず、例えば、１つの光透過部１３２の画面上下方向において、光吸収部１３３との界面がシートの厚み方向となす角度θが、上側の角度θと下側の角度θとが異なる大きさのもの（即ち、光透過部及び光吸収部が、画面上下方向において非対称な形状のもの）としてもよい。
また、角度θは、光透過部及び光吸収部の配列方向（画面上下方向）において、変化する形態としてもよい。
【００６３】
（５）本実施形態において、透過型スクリーン１０は、基板層１２を備えている例を示したが、これに限らず、透過型スクリーン１０の湾曲形状や画面サイズ、使用環境等に応じて、基板層１２を備えない形態としてもよい。
【００６４】
（６）本実施形態において、接合層１７ａ〜１７ｃは、着色剤や拡散材を含有していない例を挙げて説明したが、これに限らず、適宜拡散材や着色剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。
【００６５】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００６６】
１ 背面投射型表示装置
１０ 透過型スクリーン
１１ フレネルレンズ層
１１１ 単位レンズ
１１２ フレネルレンズ部
１１３ フレネル基材部
１２ 基板層
１３ 光制御層
１３１ 基材部
１３２ 光透過部
１３３ 光吸収部
１３４ 光学形状部
１４ 光拡散層
１５ 着色層
１６ 表面機能層
８０ 光源部
９０ 筐体部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型スクリーンと、これを備える背面投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像光をスクリーンの背面側から投射して表示する背面投射型表示装置では、投射された映像光を透過して表示するための透過型スクリーンが用いられている。このような透過型スクリーンは、所望する光学特性に合わせて、従来、様々な構成を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば、透過型スクリーンを備える背面投射型表示装置に関して、その用途によっては、意匠性が高く要求される場合がある。例えば、背面投射型表示装置を自動車内の表示装置等として使用する場合等である。このように意匠性が要求される場合には、意匠面におけるシステム全体との調和も必要であり、当然ながら、表示装置としての映像の良好さも要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６０１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば、自動車の車内のように、外光の影響が大きい環境で使用される背面投射型表示装置では、外光によるコントラストの低下等といった表示不良に加えて、映像非表示時（映像光の非投射時、即ち、光源部の非点灯時）に、外光によって透過型スクリーンの背面側（光源側）、即ち、背面投射型表示装置の内部が透けて見える等の外観不良の問題がある。
また、コントラストの向上や、明るい映像を表示するために、光源部の出力を大きくすると、消費電力が大きくなるという問題があった。
特許文献１には、スクリーン画面の中央部と周縁部での明るさの差を改善する構成が開示されているが、上述のような課題の解決に関しては、一切開示されていない。
【０００５】
本発明の課題は、コントラストが高く良好な映像を表示でき、外光によって光源側が透けて見える等の外観不良が大幅に改善された透過型スクリーン及びこれを備える背面投射型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、映像光の入光側に設けられ、映像光の進行方向を偏向するフレネルレンズ層（１１）と、前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部（１３２）と光を吸収する光吸収部（１３３）とを備える光制御層（１３）と、前記光制御層よりも出光側に設けられ、光を拡散する作用を有する光拡散層（１４）と、前記光拡散層よりも出光側に設けられる着色層（１５）と、を備え、この透過型スクリーンは、曲面をなすような湾曲形状を有し、前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光制御層の出光側の面に沿って交互に配置されており、前記光吸収部は、前記断面における断面形状が略楔形形状であり、前記着色層は、着色された状態での光の透過率をＢ％とした場合に、Ａ＝１００−Ｂとして得られるティント率Ａ％が、３０％以上７０％以下であること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、ピークゲインが、０．３以上３．０以下であること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記光透過部（１３２）及び前記光吸収部（１３３）は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されていること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズ層（１１）は、光が入射する入射面（１１１ａ）と前記入射面から入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面（１１１ｂ）とを備える単位レンズ（１１１）が複数配列されたフレネルレンズ形状部（１１２）を、入光側に備えること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズ層（１１）よりも出光側に設けられる基板層（１２）を備えていること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記着色層（１５）よりも出光側に設けられ、ハードコート機能、防眩機能、紫外線吸収機能、反射防止機能、防汚機能、帯電防止機能の少なくとも１つの機能を有する表面機能層（１６）を備えること、を特徴とする透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）である。
【０００８】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型スクリーン（１０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）と、前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部（８０）と、を備える背面投射型表示装置（１）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コントラストが高く良好な映像を表示でき、外光によって光源側が透けて見える等の外観不良が大幅に改善された高品位な透過型スクリーン及びこれを備える背面投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の背面投射型表示装置１の構成を説明する図である。
【図２】実施形態の透過型スクリーン１０の斜視図である。
【図３】実施形態の透過型スクリーンの層構成を説明する図である。
【図４】実施形態のフレネルレンズ部１１２を説明する図である。
【図５】実施形態の光制御層１３を説明する図である。
【図６】実施形態の透過型スクリーンの他の層構成の例を示す断面図である。
【図７】変形形態の透過型スクリーン４０の層構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、本明細書中において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、シート状の部材は、フィルム状の部材としてもよいし、板状の部材としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００１２】
（実施形態）
図１は、実施形態の背面投射型表示装置１の構成を説明する図である。図１では、背面投射型表示装置の奥行き方向に平行かつ鉛直方向に平行な断面を示している。
背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０と、光源部８０と、筐体９０とを備えている。この背面投射型表示装置１は、光源部８０から、透過型スクリーン１０の背面側へ映像光を投射して透過型スクリーン上に映像を表示する。
本実施形態の背面投射型表示装置１は、太陽光や照明光等といった外光の影響が大きい環境で使用されるものであり、例えば、自動車の内部や船舶の内部（例えば、運転席や機関室等）に配置される車載用や船舶用の背面投射型表示装置である。
【００１３】
透過型スクリーン１０は、図１に示すように、観察者Ｏ側（映像光の出光側）に凸となる湾曲形状を有している。この透過型スクリーン１０の詳細に関しては、後述する。
光源部８０は、透過型スクリーン１０に対してその背面側から映像光を投射する映像光源である。本実施形態の光源部８０は、図１に示すように、透過型スクリーン１０の背面側下方に配置され、ミラー等を介さずに直接投射するように構成されているが、これに限らず、例えば、光源部８０から投射された光をミラーで一度反射して透過型スクリーンに投射する形態としてもよい。
この光源部８０は、照射領域が次第に広がっていく発散光束（拡大投影された光束）として、透過型スクリーン１０の背面側の面（入光面）の全域に映像光を投射する。このような光源部８０としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザを利用したピコプロジェクタ等の小型の光源を用いることができる。
筐体９０は、透過型スクリーン１０を支持し、かつ、その内部に光源部８０を配置可能な部材である。
【００１４】
図２は、実施形態の透過型スクリーン１０の斜視図である。
図２に示すように、透過型スクリーン１０は、全体的にみた場合のスクリーン面が三次元曲面をなすような湾曲形状を有している。
ここで、本明細書において、「二次元曲面」とは、単一の軸を中心として二次元的に湾曲しているもの、或いは、互いに平行な複数の軸を中心として異なる曲率で二次元的に湾曲しているものを意味する。また、「三次元曲面」とは、互いに対して角度をなす複数の軸をそれぞれ中心として、部分的に又は全体的に湾曲しているもの意味するものとする。
【００１５】
本実施形態では、透過型スクリーン１０は、図２に示すように、略矩形の板状の部材であり、正面方向から見た場合の対角線の一方と平行で透過型スクリーン１０の背面側に位置する第１の軸Ａ１を中心とした方向Ｂ１に観察者側（出光側）に凸となるように湾曲し、かつ、他方の対角線と平行で透過型スクリーン１０の背面側（入光側）に位置する第２の軸Ａ２を中心とした方向Ｂ２に観察者側に凸となるように湾曲している。そして、透過型スクリーン１０の観察面（出光面）において、その表示領域の幾何学的中心となる点Ｃ（透過型スクリーン１０の平面形状をなす矩形状の一対の対角線が交わる点）が最も観察者側に突出している。
透過型スクリーン１０は、観察者側の面（出光面）の最も観察者側に凸となっている点Ｃにおける法線方向Ｎに直交する平面（即ち、最も観察者側に凸となった点Ｃでの接面）が、鉛直方向に平行となっている。
透過型スクリーン１０において、この湾曲形状の曲率半径は、２０００ｍｍ以下であることが好ましく、２５０ｍｍ以上であり１５００ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００１６】
なお、本実施形態では、透過型スクリーン１０は、観察者側（出光側）に凸となる湾曲形状を有する例を示したが、これに限らず、例えば、光源側（入光側）に凸（即ち、観察者側へ凹）となるような湾曲形状を有していてもよい。また、観察者側に凸となる部分と光源側に凸となる部分とを組み合わせた形状としてもよい。
また、湾曲形状の軸となる第１の軸Ａ１，第２の軸Ａ２は、透過型スクリーン１０を正面方向から見た場合の観察画面の矩形形状の対角線にそれぞれ平行である例を示したが、これに限らず、透過型スクリーン１０を正面方向から見た場合に、観察画面の幾何学的中心Ｃを通り画面上下方向に平行な方向と、画面左右方向に平行な方向とをそれぞれ第１の軸、第２の軸としてもよい。
【００１７】
図３は、実施形態の透過型スクリーンの層構成を説明する図である。
この透過型スクリーン１０は、図３に示すように、その光源側（入光側）から順に、フレネルレンズ層１１、基板層１２、光制御層１３、光拡散層１４、着色層１５、表面機能層１６等を備えており、これらが接合層１７ａ〜１７ｃ等により一体に積層された形状となっている。
以下、本実施形態の透過型スクリーン１０を構成する各層について説明する。
フレネルレンズ層１１は、光源側（入光側）に設けられたフレネルレンズ部１１２と、フレネルレンズ部１１２の観察者側に配置されたフレネル基材部１１３とを備えている。このフレネルレンズ層１１は、光源部８０が発散光束として投射した映像光の進行方向を偏向させ、この透過型スクリーン１０の正面方向（点Ｃにおける接面の法線方向）へ進む平行光束とする機能を有している。
このフレネルレンズ部１１２の機能により、観察者によって観察される映像、特に、観察者によって透過型スクリーン１０の斜め方向から観察される場合の映像の明るさの面内ばらつきを低減することができる。
【００１８】
フレネルレンズ部１１２は、フレネル基材部１１３の入光側の面に一体に形成され、単位レンズ１１１が複数配列されて形成されたフレネルレンズ形状部である。このフレネルレンズ部１１２は、所謂、全反射型のフレネルレンズである。
図４は、実施形態のフレネルレンズ部１１２を説明する図である。図４（ａ）は、フレネルレンズ部１１２を光源側（入光側）正面方向から見た図であり、図４（ｂ）は、単位レンズ１１１の配列方向に平行であって厚み方向に平行な面でのフレネルレンズ部１１２の断面の一部を拡大した図である。
図４に示すように、単位レンズ１１１は、点Ｏを中心として同心円状に配列されている。本実施形態では、その中心Ｏは、透過型スクリーン１０の入光側の正面方向（点Ｃにおける接面の法線方向）から見て、透過型スクリーン１０の入光面側の下方であって、点Ｃに対応する入光面側の点Ｃ２（幾何学的中心）を通り画面の上下方向に平行な直線上に位置している。
【００１９】
また、図４（ｂ）に示すように、単位レンズ１１１は、映像光Ｌが入射する入射面１１１ａと、入射面１１１ａから入射した光の少なくとも一部を全反射して観察者側へ向ける全反射面１１１ｂとを備えている。単位レンズ１１１は、その配列方向に平行であって、透過型スクリーン１０の厚み方向に平行な断面形状が、図４（ｂ）に示すように、光源側（入光側）に凸となる略三角形形状である。
本実施形態のフレネルレンズ部１１２は、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂を用いてフレネル基材部１１３に一体に形成されているが、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂を用いて形成してもよい。
【００２０】
このような全反射型のフレネルレンズ部１１２を備えることにより、通常の屈折型のフレネルレンズ部を備える場合よりも、背面投射型表示装置１の奥行き方向における透過型スクリーン１０と光源部８０との距離短くすることができ、背面投射型表示装置１の薄型化を図ることができる。
【００２１】
フレネル基材部１１３は、光透過性を有するシート状の部材である。このフレネル基材部１１３は、フレネルレンズ層１１のベースとなる部材である。
フレネル基材部１１３は、例えば、ポリカーネート（ＰＣ）樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂や、メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）樹脂、メタクリル酸メチル・スチレン（ＭＳ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）等を用いて形成されている。
このフレネル基材部１１３の厚みは、０．５〜４ｍｍの範囲内で適宜選択可能である。
フレネル基材部１１３は、光を拡散する拡散材を含有していてもよいし、拡散材を含有しない層と拡散材を含有する層を共押し出し成形した形態としてもよい。
【００２２】
基板層１２は、透過型スクリーン１０の剛性を高める機能を有する層であり、フレネルレンズ層１１よりも出光側に配置される。この基板層１２は、光透過性を有する板状の部材である。
本実施形態の基板層１２は、図３に示すように、透過型スクリーン１０の厚み方向において、フレネルレンズ層１１と光制御層１３との間に設けられており、それぞれ接合層１７ａ，１７ｂを介して一体に積層されている。
基板層１２は、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＣ樹脂、アクロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂等により形成された板状の部材を用いることができる。
また、基板層１２の厚さは、約１．５〜５．０ｍｍの範囲内が好ましい。
【００２３】
図５は、実施形態の光制御層１３を説明する図である。図５（ａ）は、光制御層１３の断面の一部（透過型スクリーン１０の画面上下方向に平行であって厚み方向に平行な断面の一部）を拡大して示している。図５（ｂ）は、光制御層１３を観察者側の正面方向から見た一部を拡大して示している。なお、図５では、理解を容易にするために、光制御層１３は、略平板状である例を示しているが、実際は、前述のように湾曲形状を有している。
光制御層１３は、基材部１３１と、光学形状部１３４とを備えており、図３に示すように、接合層１７ｂを介して基板層１２の観察者側（出光側）に一体に積層されている。
【００２４】
基材部１３１は、この光制御層１３のベースとなる層であり、光透過性を有するシート状の部材である。この基材部１３１の厚みは、７５〜２００μｍの範囲内で選択可能である。
基材部１３１を形成する材料としては、ＰＣ樹脂や、ＰＥＴ樹脂、ＴＡＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等を用いることができる。
【００２５】
光学形状部１３４は、基材部１３１の観察者側（出光側）の面に一体に積層されており、複数の光透過部１３２及び光吸収部１３３を有している。
光透過部１３２は、図５（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在し、基材部１３１の観察者側の面に沿って画面上下方向に複数配列された単位光学形状であり、その配列方向に平行であって透過型スクリーン１０の厚み方向に平行な断面形状は、図５（ａ）に示すように、観察者側を上底とし、光源側を下底とする略台形形状である。本実施形態の光透過部１３２の断面形状は、等脚台形であり、図５（ａ）に示すように、画面上下方向（配列方向）において対称な形状である。
この光透過部１３２は、光透過性を有する樹脂で形成されている。本実施形態の光透過部１３２は、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により基材部１３１の出光面に一体に形成されているが、これに限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
また、光透過部１３２は、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いて熱溶融押出成形により形成されてもよく、この場合において、十分な厚みを有するならば、前述の基材部１３１を設けない形態としてもよい。
【００２６】
光吸収部１３３は、図５（ａ）に示すように、隣り合う光透過部１３２の間の谷状の部分に形成され、光を吸収する作用を有する部分である。この光透過部１３２の出光側の面と光吸収部１３３の出光側の面とで光制御層１３の出光側の面が形成されている。
本実施形態の光吸収部１３３は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在氏、光制御層１３の出光側の面に沿って光透過部１３２と画面上下方向に交互に配置される形態となっている。
光吸収部１３３は、その配列方向に平行であって透過型スクリーンの厚み方向に平行な断面における断面形状が楔形形状である。ここでいう楔形形状とは、一方の端部の幅が広く、他方に向けて次第に幅が狭くなる形状をいい、三角形形状や台形形状等を含む。光吸収部１３３は、図５（ａ）に示すように、その断面形状が、観察者側（出光側）を下底、光源側（入光側）を上底とする略台形形状としてもよいし、光源側を頂点とする略三角形形状としてもよい。
【００２７】
光吸収部１３３は、光吸収材等を含有した光透過性を有する樹脂を、光透過部１３２間の谷部にワイピング（スキージング）して充填し、硬化させる等して形成されている。
光吸収部１３３に用いられる光透過性を有する樹脂は、光透過部１３２を形成する樹脂よりも屈折率が小さいものが好ましい。光吸収部１３３に用いられる光透過性を有する樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が好適に使用される。
なお、光吸収部１３３の屈折率は、光透過部１３２の屈折率よりも小さいことが、映像光の光線制御の観点から好ましいが、光透過部１３２の屈折率と同じものとしてもよいし、光透過部１３２の屈折率よりも大きくしてもよい。
光吸収部１３３に用いられる光吸収材は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材であり、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等である。顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂製や、ＰＣ樹脂製、ＰＥ樹脂製、ＰＳ樹脂製、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等により形成されたものを用いることができる。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、この光透過部１３２（光吸収部１３３）の配列ピッチがＰであり、光学形状部１３４の厚み（光透過部１３２の厚み）がＤであり、配列方向における光透過部１３２の上底の寸法がＷ１であり、配列方向における光吸収部１３３の下底の寸法がＷ２であり、上底の寸法がＷ３である。また、透過型スクリーン１０の厚み方向における光吸収部１３３の寸法がＨであり、光透過部１３２と光吸収部１３３との界面が、透過型スクリーン１０の厚み方向となす角度がθである。
【００２９】
光拡散層１４は、光制御層１３よりも出光側に設けられ、光を等方的に拡散する作用を有するシート状の部材である。本実施形態の光拡散層１４は、光制御層１３の観察者側に接合層１７ｃを介して一体に積層されている。光拡散層１４は、粒子状等の光拡散材を含有する光透過性を有する樹脂により形成されている。
光拡散層１４の母材となる光透過性を有する樹脂は、例えば、ＭＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等を用いることができる。
また、光拡散材としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーであり、特に、透明度の高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、メラミン樹脂製、アクリル樹脂製、ＡＳ樹脂製、ＰＣ樹脂製等のものを適用可能である。また、シリコン系ビーズも光拡散材として使用可能である。さらに、所望する拡散性能等に合わせて、これらの光拡散材を適宜選択し、所定の割合で組み合わせる等して使用可能である。
光拡散層１４の厚さは、０．０５〜２．０ｍｍの範囲内が好ましく、０．１〜１．５ｍｍの範囲内とすることがより好ましい。ここで、光拡散層１４の厚みが、０．０５ｍｍ未満となると、光拡散効果が不十分となる可能性があり、また、２．０ｍｍを超えると、透過型スクリーン１０に表示される映像がぼやけ、解像度が低下する可能性がある。従って、光拡散層１４の厚さは、上記の範囲内が好ましい。
【００３０】
着色層１５は、光拡散層１４よりも観察者側（出光側）に設けられ、所定の色及び濃度で着色されたシート状の部材である。着色層１５は、観察者側から透過型スクリーン１０に入射する外光を吸収する機能や、透過型スクリーン１０内で発生した迷光等を吸収する機能や、光源部８０の非点灯時の観察画面の黒味を向上させて観察画面の外観の品位を向上させる機能を有する。
着色層１５は、光吸収材や着色剤を含有した透明樹脂により形成されている。着色層１５の母材となる透明樹脂は、ＭＢＳ樹脂や、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等を用いることができる。また、光吸収材は、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等が用いられ、着色剤としては、グレー系や黒色系等の暗色系の染料や顔料等を用いることができる。
【００３１】
着色層１５は、その厚さが、１０〜２００μｍの範囲内が好ましく、３０〜１５０μｍの範囲内とすることがより好ましい。着色層１５の厚みが１０μｍ未満であると、外光等を吸収する作用が不十分となる可能性があり、２００μｍを超えると、映像光の透過率が低下することに加え、光源部８０の出力を高める必要が生じて消費電力が増大する可能性がある。従って、着色層１５の厚さは、上記範囲内とすることが好ましい。
【００３２】
この着色層１５は、そのティント率が３０％以上７０％以下であることが好ましい。ティント率Ａ％は、着色されていない状態の光の透過率を１００％とし、着色された状態での光の透過率をＢ％としたとき、Ａ＝１００−Ｂで表されるものである。
この着色層１５のティント率が、３０％未満の場合には、外光等の吸収作用が不十分となる可能性があり、また、映像非表示時（映像光の非投射時）に外光によって光源部８０側が透けて見える等の外観不良やが生じやすくなる。さらに、ティント率が３０％未満の場合であって、透過型スクリーン１０のピークゲインが高い（ピークゲイン３．０超）場合には、映像表示時（光源部８０の点灯時、映像光投射時）に光源部８０のシルエット（光源像）が視認される等の表示不良等も生じるおそれがある。
一方、着色層１５のティント率が７０％を超える場合には、映像光の透過率が低下して映像の輝度が低下することや、光源部８０の出力増大に伴う消費電力の増加等が生じる可能性がある。従って、着色層１５のティント率は、上記の範囲内とすることが好ましい。
【００３３】
本実施形態の着色層１５と光拡散層１４とは、共押し出し成形することにより一体に形成されており、着色層１５と光拡散層１４との間には、接合層等を有していない。しかし、これに限らず、着色層１５及び光拡散層１４を別々に成形してもよいし、不図示の接合層等を介して一体に積層される形態としてもよい。
【００３４】
表面機能層１６は、着色層１５よりも観察者側に配置された層であり、ハードコート機能や、防眩機能、反射防止機能、帯電防止機能、紫外線吸収機能、防汚機能等の少なくとも１つの機能を有する層である。
本実施形態の表面機能層１６は、ハードコート機能を有しており、光透過性を有し、ＪＩＳ Ｋ ６００−５−４（１９９４）で規定される鉛筆硬度試験で「ＨＢ」以上の硬度を有している。
表面機能層１６は、着色層１５の観察者側の面に、ハードコート機能を有する塗料をスプレー塗装して形成されている。
【００３５】
接合層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、透過型スクリーン１０を構成する各層を一体に接合する層である、本実施形態の接合層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、フレネルレンズ層１１と基板層１２との間、基板層１２と光制御層１３との間、光拡散層１４と光制御層１３との間に設けられ、これらの層を一体に接合している。
この接合層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、紫外線硬化型のアクリル系樹脂や、圧力により粘着性が顕在化する感圧粘着型のアクリル系樹脂等を用いることができる。また、接合層１７ａ，１７ｂ，１７ｃの厚さは、透過型スクリーン１０の大きさや使用環境、接合する各層の樹脂の特性、接合層として使用する樹脂の特性等に合わせて、１０〜１００μｍの範囲内で適宜選択できる。
【００３６】
本実施形態の透過型スクリーン１０は、例えば、フレネルレンズ層１１、基板層１２、光制御層１３、光拡散層１４、着色層１５を一体に積層して接合した後、加熱して軟化させ、着色層１５側が凸となるように、上述のような所定の曲面形状を有した型に押圧する等して、その曲面形状を賦形する。そして、着色層１５上に表面機能層１６を形成することにより、透過型スクリーン１０が形成される。なお、表面機能層１６は、曲面形状の形成前に、着色層１５上に形成してもよい。
【００３７】
本実施形態の透過型スクリーン１０は、上述のような着色層１５及び光制御層１３の光吸収部１３３を備えており、透過型スクリーン全体としてのピークゲインが、０．３以上３．０以下であることが好ましい。
ここで、ゲインとは、透過型スクリーン１０の背面側から光を入射させたとき、透過型スクリーン１０の入光面での照度と、透過型スクリーン１０の出光面での輝度を、透過型スクリーン１０のスクリーン面（透過型スクリーン１０全体としてみたときの平面方向）の法線方向となす角度ごとに測定し、以下に示す（式１）より求められる値である。
Ｇ＝π×Ａ／Ｉ ・・・（式１）
なお、（式１）において、ゲインをＧ、円周率をπ、輝度をＡ（ｃｄ／ｍ２）、照度をＩ（ｌｘ）で示している。
そして、ピークゲインとは、上記式で得られるゲインのうち最もピーク（最大値）となるものであり、照度が一定の場合には、最も輝度が高いときに得られるゲインである。
【００３８】
このピークゲインが、０．３未満の場合、透過型スクリーン１０に表示される映像の明るさやコントラストが不十分であり、暗く不明瞭な映像となり、外光の影響が大きい使用環境下においては、使用に適さないという問題がある。また、この場合、映像として所定の明るさを得るために、光源部８０消費電力の増大を招くという問題がある。
一方、ピークゲインが３．０を超える場合には、視野角が狭くなったりするという問題がある。また、特に、ピークゲインが３．０を超え、着色層１５のティント率が低い（ティント率３０％未満）場合には、映像光投射時（光源部８０の点灯時）に光源部８０のシルエット（光源像）が視認されるという問題がある。
従って、透過型スクリーン１０のピークゲインを、０．３以上３．０以下とすることが、良好な映像を表示するという観点から好ましい。
【００３９】
本実施形態の透過型スクリーン１０において、図１、図３、図４、図５等に示すように、光源部８０から投射され透過型スクリーン１０に入射した発散光束である映像光Ｌは、フレネルレンズ層１１のフレネルレンズ部１１２によって正面方向（前述の点Ｃにおける接面の法線方向）への平行光束となる。そして、光制御層１３に入射し、一部はそのまま正面方向へ出射し、一部は光透過部１３２と光吸収部１３３との界面で全反射する等して画面上下方向へ拡散される。このとき、角度θは所定の値となっており、画面上下方向への拡散の度合いは小さいので、正面輝度の低下や画面上下方向への必要以上の拡散を招くことはない。そして、さらに光拡散層１４で等方的に拡散して着色層１５及び表面機能層１６を透過して出射する。
【００４０】
一方、観察者側から透過型スクリーン１０へ入射する太陽光や照明光等の外光Ｇ（図３参照）は、一部が着色層１５で吸収され、一部が光吸収部１３３で吸収されるので、光源部８０側へ到達する光量が大幅低減される。従って、外光によるコントラストの低下を大幅に改善することができる。また、非映像表示状態での透過型スクリーン１０の画面の黒味が増し、非映像表示状態（光源部８０の非点灯状態）での光源部８０側の背面投射型表示装置１の内部が透けて見える等の不具合も防止できる。さらに、映像表示状態（光源部８０点灯状態）において光源像が透けて見えるといった不具合も改善できる。
【００４１】
さらに、光吸収部１３３と光透過部１３２との界面の角度θが決まっているため、太陽光等のように時間によって入射角度が異なる外光の場合、光吸収部１３３では吸収しきれない外光が存在する。しかし、本実施形態によれば、着色層１５を備えているので、そのよな外光も十分吸収できる。
このような外光吸収作用を有しているので、透過型スクリーン１０に表示される映像のコントラストが向上し、透過型スクリーン１０は、視認性が高く良好な映像を表示できる。
【００４２】
（各測定例の透過型スクリーンを備える背面投射型表示装置の評価）
ここで、本実施形態の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置の実施例及び比較例に相当する測定例１〜１６の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置を作製し、その外観性（光源側が透けて見えるか否か）や、表示される映像のコントラスト、消費電力等について評価した。
測定例１〜１６の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置は、光源部８０や筐体９０、その画面サイズ（１０インチ相当）や湾曲形状、各層の形状や厚み等は共通している。しかし、測定例１〜７の透過型スクリーンは、着色層１５のティント率がそれぞれ異なっている。また、測定例８〜１６の透過型スクリーンは、ティント率が一定であり、ピークゲインがそれぞれ異なっている。なお、測定例１４の透過型スクリーンは、測定例４の透過型スクリーンと同様である。
測定例１〜１６において、本実施形態の実施例に相当するもの透過型スクリーン及び背面投射型表示装置は、測定例２〜５，１０〜１５であり、比較例に相当するものは、測定例１，７〜９，１６である。
測定例１〜１６の透過型スクリーンの各層の詳細は以下の通りである。
【００４３】
着色層１５は、厚さが７０μｍ、着色剤としてアクリル系ビーズ（平均粒径約８μｍ、屈折率１．５５）をカーボンブラックで着色したものを含有するＭＢＳ樹脂（屈折率１．５５）により形成されている。測定例１〜７では、カーボンブラックの配合量を変化させてそのティント率を変えている。また、測定例８〜１６では、着色剤の配合量は一定であり、各着色層１５のティント率は６０％である。
【００４４】
光拡散層１４は、厚さが１４０μｍであり、光拡散材としてシリコン系ビーズ（平均粒径約２μｍ、屈折率１．４２）とアクリル系ビーズ（平均粒径約１０μｍ、屈折率１．５０）とが所定量組み合わされて配合されたＭＢＳ樹脂（屈折率１．５５）により形成されている。
測定例１〜７においては、光拡散層１４の光拡散材の配合量は一定である。また、測定例８〜１６においては、光拡散層１４の光拡散材の配合量を変化させることにより、透過型スクリーンのピークゲインを変化させている。なお、測定例１〜７においてもピークゲインは変化しているが、これは、着色層１５のティント率を変化させたことによるものであり、測定例１〜７の透過型スクリーンの画面左右方向における１／２角は一定である。
なお、ピークゲインに関しては、微小変角輝度計（ＧＰ−５００、村上色彩技術研究所社製）により測定した。
【００４５】
光制御層１３は、基材部１３１が、ＰＣ樹脂製のシート状の部材であり、その厚さが１５０μｍである。
光透過部１３２は、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂（屈折率１．５５）により形成され、光吸収部１３３は、ウレタンアクリレート系の紫外線硬化型樹脂（屈折率１．４９）に、光吸収材としてカーボンブラックを練りこんだアクリルビーズ（平均粒径約４μｍ）を含有している。
また、光吸収部１３３の配列ピッチＰ＝６０μｍ、光吸収部１３３の下底Ｗ２＝３０μｍ、光吸収部１３３の上底Ｗ３＝６．４μｍ、光吸収部１３３の高さＨ＝１５０μｍ、光透過部１３２（光学形状部１３４）の厚さＤ＝１６８μｍ、光透過部１３２と光吸収部１３３の界面がなす角度θ＝４．５°である。この光制御層１３の観察者側面における開口率（光制御層１３の観察者側面において、光透過部１３２が締める面積）は、５０％である。
【００４６】
基板層１２は、ＰＣ樹脂製の板状の部材であり、その厚さが２ｍｍである。
フレネルレンズ層１１は、フレネル基材部１１３がＰＣ樹脂製のシート状の部材であり、その厚さが１３０μｍである。また、フレネルレンズ部１１２には、ウレタンアクリレート系樹脂により、図４に示すような全反射フレネルレンズ形状が形成されている。
【００４７】
評価方法に関しては、以下の通りである。
外観性の評価（外光によって光源部８０側が透けて見える現象の有無）に関しては、明室環境下において、映像非表示状態（光源部８０の非点灯状態）で、表示装置の観察面から正面方向に１メートル離れたの位置から画面を観察した場合に、照明光等の外光によって光源部８０側が透けてみるか否かを目視により評価している。光源部８０側が透けて見えるものを不可（×）とし、光源側がやや透けて見えるものを不適（△）とし、光源部８０側が透けて見えないものを良（○）とした。
【００４８】
コントラストに関しては、暗室環境下、明室環境下（観察画面中央において５００ｌｘ、５０００ｌｘ）で、その観察画面上に、黒画面上に白線が格子状に入ったクロスハッチ画像を表示し、観察画面の正面方向に１ｍの位置からそのクロスハッチ画像の白と黒を目視により観察した場合のコントラストを評価した。この評価は、暗室環境下及び明室環境下（観察画面中央において５００ｌｘ，５０００ｌｘ）の総合評価とした。いずれの環境条件においても、コントラストが非常に高く、視認性が非常に高いものを優（◎）とし、コントラストが高く、視認性が高いものを良（○）とし、コントラストがやや低く、映像の視認性がやや低く使用にはやや適さないものを不適（△）とし、コントラストが低く、視認性が低く使用に全く適さないものを不可（×）とした。
【００４９】
消費電力に関しては、同サイズの従来の液晶パネルに使用される同じ画面サイズの表示装置を基準として評価し、消費電力計によりその消費電力を測定し、消費電力が非常に低いものを優（◎）とし、消費電力が低いものを良（○）として示し、消費電力が高くやや適さないものを不適（△）として示し、消費電力が大幅に高く使用に適さないものを不可（×）として示した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
表１に示すように、測定例１〜７の背面投射型表示装置において、着色層１５のティント率が２０％の測定例１では、映像非表示時に照明等の外光により光源部８０側が透けて視認される外観不良が生じており外観性が低下し、また、コントラスト（特に、５０００ｌｘでのコントラスト）が低下していた。
また、表１に示すように、ティント率が８０％や９０％となる測定例６，７では、光源部８０側が透けて見えることがなく、また、コントラストも良好であったが、消費電力が増大していた。
【００５３】
これに対して、ティント率が３０％〜７０％である測定例２〜５では、映像非表示時に外光により光源部８０側が透けて見えることがなく外観性の品位も高く、コントラストも良好である。また、消費電力に関しても良好であった。
従って、着色層１５のティント率は、３０％以上７０％以下の範囲とすることにより、映像非表示時に外光により光源部８０側が透けて見える等の外観性の品位の低下を極力抑え、コントラストが高く、消費電力も低減された良好な映像を表示できる背面投射型表示装置とすることができる。
【００５４】
次に、測定例８〜１６の背面投射型表示装置において、ピークゲインが４や５である測定例８，９では、コントラストや消費電力が良好であったが、映像非表示時（光源部８０の非点灯時）に、照明等の外光によって光源部８０側が透けて観察される等の外観不良があった。
また、ピークゲインが０．２である測定例１６では、上述のような、映像非表示時（光源部８０の非点灯時）に外光によって光源部８０側が透けて見えるといった外観不良は生じていないが、コントラストの低下や、明るい映像を表示するための消費電力の増大が生じており、好ましくない。
【００５５】
これに対して、透過型スクリーンのピークゲインが、０．３以上３．０以下の範囲内である測定例１０〜１５では、光源側が透けて見えることがなく、また、外観の品位も高く、コントラストも良好である。また、消費電力に関しても良好であった。
従って、透過型スクリーンのピークゲインは、０．３以上３．０以下の範囲内とすることにより、コントラストが高く、外光によって光源部８０側が透けて見える等の品位の低下を極力抑え、消費電力も低減された良好な背面投射型表示装置とすることができる。
【００５６】
上述のように、本実施形態の実施例に相当する測定例２〜５，１０〜１５の透過型スクリーン及び背面投射型表示装置は、着色層１５のティント率及びピークゲインが、上述の好ましい範囲を満たしており、コントラストが高く、外光によって光源部８０側が透けて見える等の外観不良が大幅に改善され、良好な映像を表示することができ、さらに、消費電力も低減できた。
以上のことから、本実施形態によれば、コントラストが高く、良好な映像を表示でき、外観の品位が高く、光源側が透けて見える等の不良がない良好な透過型スクリーン及びこれを備えた背面投射型表示装置とすることができる。
【００５７】
（他の実施形態）
図６は、実施形態の透過型スクリーンの他の層構成の例を示す断面図である。
ここでは、前述した図３等に示す透過型スクリーン１０と同様の機能を果たす部分には、同一の符号や末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。また、図６では、実施形態の透過型スクリーンの他の例において、図３に示す断面に相当する断面を示しており、図６（ａ）〜（ｃ）において、紙面左側が観察者側であり、紙面右側が光源側である。
図６（ａ）に示す透過型スクリーン２０Ａのように、基板層１２を着色層１５の出光側に設ける形態としてもよい。
また、図６（ｂ）に示す透過型スクリーン２０Ｂのように、基板層１２を着色層１５と光拡散層１４との間に設ける形態としてもよい。
さらに、図６（ｃ）に示す透過型スクリーン２０Ｃのように、所定のティント率で着色された基板層２２を光拡散層１４の出光側に設けてもよい。このとき、基板層２２が含有する着色剤は、前述の着色層１５の着色剤と同様のものを用いることができる。
【００５８】
なお、図６において、符号１７ｄ〜１７ｈが付される層は、接合層であり、その両面に位置する層を接合する機能を有する。これらの接合層１７ｄ〜１７ｈは、前述の接合層１７ａ〜１７ｃと同様のものである。これらの透過型スクリーン２０Ａ〜２０Ｃは、前述の透過型スクリーン１０と同様に、背面投射型表示装置１に用いることができる。
透過型スクリーン２０Ａ〜２０Ｃは、所望する光学性能や意匠性や外観性（光源部８０の非点灯時の表示画面の黒さ等）に応じて適宜選択可能である。
【００５９】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、光源部８０は、背面投射型表示装置１の使用状態において、透過型スクリーン１０に対して鉛直方向下側から斜めに映像光を投射する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、透過型スクリーン１０に対して鉛直方向上側から斜めに映像光を投射する形態としてもよい。この場合、透過型スクリーン１０の上下方向を逆にして配置することが好ましい。
【００６０】
（２）本実施形態において、フレネルレンズ層１１は、光制御層１３に接合され一体に形成される例を示したが、別体のフレネルレンズシートを光制御層１３の光源側（入光側）に配置してもよい。
また、本実施形態において、フレネルレンズ部１１２は全反射型のフレネルレンズ形状である例を示したが、これに限らず、屈折型のフレネルレンズ形状ととしてもよい。
図７は、変形形態の透過型スクリーン４０の層構成を説明する図である。
このように屈折型のフレネルレンズを使用する際には、フレネルレンズ部４１３の位置がフレネル基材層４１１の出光側に位置するため、別体のフレネルレンズシート４１とし、光制御層１３、光拡散層１４、着色層１５らが一体に積層された積層体４２とフレネルレンズシート４１からなる２枚ものの透過型スクリーン４０としてもよい。
なお、この場合、フレネルレンズ形状の光学的中心が透過型スクリーンの幾何学的中心近傍に位置する形状（即ち、偏心していない形状）のフレネルレンズ形状としてもよい。
【００６１】
（３）本実施形態において、背面投射型表示装置１は、タッチパネル機能等を備えていない例を示したが、これに限らず、例えば、タッチパネル機能を備えていてもよい。タッチパネル機能としては、例えば、透過型スクリーン１０の背面側から赤外光を投射する赤外光投射装置と、透過型スクリーン１０の背面側に配置され、赤外光を検出可能な赤外光検出装置とを備える赤外線方式のタッチパネル等を用いることも可能である。
【００６２】
（４）本実施形態において、光透過部１３２及び光吸収部１３３の断面形状は、略等脚台形状である例を示したが、これに限らず、例えば、１つの光透過部１３２の画面上下方向において、光吸収部１３３との界面がシートの厚み方向となす角度θが、上側の角度θと下側の角度θとが異なる大きさのもの（即ち、光透過部及び光吸収部が、画面上下方向において非対称な形状のもの）としてもよい。
また、角度θは、光透過部及び光吸収部の配列方向（画面上下方向）において、変化する形態としてもよい。
【００６３】
（５）本実施形態において、透過型スクリーン１０は、基板層１２を備えている例を示したが、これに限らず、透過型スクリーン１０の湾曲形状や画面サイズ、使用環境等に応じて、基板層１２を備えない形態としてもよい。
【００６４】
（６）本実施形態において、接合層１７ａ〜１７ｃは、着色剤や拡散材を含有していない例を挙げて説明したが、これに限らず、適宜拡散材や着色剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。
【００６５】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００６６】
１ 背面投射型表示装置
１０ 透過型スクリーン
１１ フレネルレンズ層
１１１ 単位レンズ
１１２ フレネルレンズ部
１１３ フレネル基材部
１２ 基板層
１３ 光制御層
１３１ 基材部
１３２ 光透過部
１３３ 光吸収部
１３４ 光学形状部
１４ 光拡散層
１５ 着色層
１６ 表面機能層
８０ 光源部
９０ 筐体部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、
映像光の入光側に設けられ、映像光の進行方向を偏向するフレネルレンズ層と、
前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部と光を吸収する光吸収部とを備える光制御層と、
前記光制御層よりも出光側に設けられ、光を拡散する作用を有する光拡散層と、
前記光拡散層よりも出光側に設けられる着色層と、
を備え、
この透過型スクリーンは、曲面をなすような湾曲形状を有し、
前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光制御層の出光側の面に沿って交互に配置されており、
前記光吸収部は、前記断面における断面形状が略楔形形状であり、
前記着色層は、着色された状態での光の透過率をＢ％とした場合に、Ａ＝１００−Ｂとして得られるティント率Ａ％が、３０％以上７０％以下であること、
を特徴とする透過型スクリーン
【請求項２】
請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
ピークゲインが、０．３以上３．０以下であること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されていること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズ層は、光が入射する入射面と前記入射面から入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面とを備える単位レンズが複数配列されたフレネルレンズ形状部を、入光側に備えること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられる基板層を備えていること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記着色層よりも出光側に設けられ、ハードコート機能、防眩機能、紫外線吸収機能、反射防止機能、防汚機能、帯電防止機能の少なくとも１つの機能を有する表面機能層を備えること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンと、
前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部と、
を備える背面投射型表示装置。
【請求項１】
一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、
映像光の入光側に設けられ、映像光の進行方向を偏向するフレネルレンズ層と、
前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部と光を吸収する光吸収部とを備える光制御層と、
前記光制御層よりも出光側に設けられ、光を拡散する作用を有する光拡散層と、
前記光拡散層よりも出光側に設けられる着色層と、
を備え、
この透過型スクリーンは、曲面をなすような湾曲形状を有し、
前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光制御層の出光側の面に沿って交互に配置されており、
前記光吸収部は、前記断面における断面形状が略楔形形状であり、
前記着色層は、着色された状態での光の透過率をＢ％とした場合に、Ａ＝１００−Ｂとして得られるティント率Ａ％が、３０％以上７０％以下であること、
を特徴とする透過型スクリーン
【請求項２】
請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
ピークゲインが、０．３以上３．０以下であること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されていること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズ層は、光が入射する入射面と前記入射面から入射した光の少なくとも一部を全反射する全反射面とを備える単位レンズが複数配列されたフレネルレンズ形状部を、入光側に備えること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられる基板層を備えていること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記着色層よりも出光側に設けられ、ハードコート機能、防眩機能、紫外線吸収機能、反射防止機能、防汚機能、帯電防止機能の少なくとも１つの機能を有する表面機能層を備えること、
を特徴とする透過型スクリーン。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンと、
前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部と、
を備える背面投射型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８３７５０（Ｐ２０１３−８３７５０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２７５３（Ｐ２０１１−２２２７５３）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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