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。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.
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。
In one embodiment described below, the display device 10 includes a screen 40 and a projector 20 that irradiates the screen 40 with image light. The screen 40 includes a sheet member 40 x that diffuses image light, and thereby an image that can be observed by the observer 1 can be displayed on the screen 40. As described below, the display device 10 or the screen 40 according to the present embodiment is devised to reduce speckles and improve image contrast. As a specific configuration, the sheet member 40x is laminated on the control layer 55x including a plurality of particles 60 or a liquid 69x, electrodes 41 and 42 used for applying a voltage to the control layer 55x, and the control layer 55x. A first polarizing plate 43. The plurality of particles 60 or the liquid 69x can change the traveling direction of the image light. Further, at least one of movement and rotation of the plurality of particles 60 occurs in the control layer 55x according to the voltage applied to the control layer 55x, or the liquid 69x moves in the control layer 55x according to the voltage. To do.
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。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to some specific examples. First, a specific example of the display device 10 and the screen 40 will be described with reference to FIGS.
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。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of the display device 10. The display device 10 of FIG. 1 further includes a power source 30 and a control device 35 in addition to the projector 20 and the screen 40 irradiated with image light from the projector 20. The power source 30 applies an AC voltage to the screen 40. The control device 35 controls the state of the screen 40 by adjusting the voltage applied from the power source 30. The control device 35 also controls the operation of the projector 20. As an example, the control device 35 can be configured by a general-purpose computer.
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。
The projector 20 functions as an image light generation device that generates image light. The projector 20 irradiates the screen 40 with the generated image light. In the illustrated example, the projector 20 includes a coherent light source 21 that oscillates coherent light, and a scanning device (not shown) that adjusts the optical path of the coherent light source 21. The coherent light source 21 is typically composed of a laser light source that oscillates laser light. The coherent light source 21 may include a plurality of coherent light sources that generate light in different wavelength ranges. The oscillated light is in a state where polarization components are aligned in the same direction. Note that the light source does not have to emit coherent light, and may emit non-coherent light such as LED light.
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。
In the illustrated example, the projector 20 irradiates the screen 40 with coherent light by a laser scanning method. As shown in FIG. 2, the projector 20 emits coherent light so as to scan the entire area on the screen 40. Scanning is performed at high speed. The projector 20 stops the emission of coherent light from the coherent light source 21 according to the image to be formed. That is, only the position on the screen 40 where an image is to be formed is irradiated with coherent light. As a result, an image is formed on the screen 40. The operation of the projector 20 is controlled by the control device 35.
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。
Next, the screen 40 will be described. FIG. 3 is a sectional view showing a sectional structure of the screen. In the illustrated example, the screen 40 is configured by a sheet member 40 x including a control layer 55 x and electrodes 41 and 42. In the illustrated example, the sheet member 40x includes a particle sheet 50 including a control layer 55x. In the illustrated example, the control layer 55 x is formed as a particle layer 55 including a plurality of particles 60. The electrodes 41 and 42 are electrically connected to the power source 30. In the illustrated example, the first electrode 41 extends in a planar shape on one main surface of the particle layer 55 forming the control layer 55x, and on the other main surface of the particle layer 55 forming the control layer 55x, The second electrode 42 extends in a planar shape.
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。
Further, the sheet member 40x forming the screen 40 includes a first polarizing plate 43 laminated on the control layer 55x, as shown in FIG. The first polarizing plate 43 may be directly laminated in contact with the control layer 55x, or another member exists between the first polarizing plate 43 and the control layer 55x, and indirectly to the control layer 55x. May be laminated. In the example shown in FIG. 1, the first electrode 41 is provided between the first polarizing plate 43 and the control layer 55x. Further, as shown in FIG. 1, the sheet member 40 x forming the screen 40 includes a first cover layer 46 that covers the first electrode 41 and the first polarizing plate 43 and forms one outermost surface of the screen 40, and a second cover layer 46. A second cover layer 47 that covers the electrode 42 and forms the other outermost surface of the screen 40.
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。
The screen 40 in FIG. 1 constitutes a transmissive screen. The projector 20 emits image light from the side opposite to the display side surface 40 a, that is, from the back surface of the screen 40. The image light passes through the first cover layer 46, the first polarizing plate 43, and the first electrode 41 of the screen 40, and then diffuses in the control layer 55x and passes through the second electrode 42 and the second cover layer 47. As a result, the observer 1 positioned facing the display side surface 40a of the screen 40 can observe the image. However, as will be described later, the screen 40 may be formed as a reflective screen.
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。
The first electrode 41, the second electrode 42, the first cover layer 46, and the second cover layer 47 through which the image light is transmitted are transparent. The first electrode 41, the second electrode 42, the first cover layer 46, and the second cover layer 47 each preferably have a transmittance in the visible light region of 80% or more, and more preferably 84% or more. . In addition, visible light transmittance | permeability in each wavelength when it measures in the range of measurement wavelength 380nm -780nm using a spectrophotometer (Shimadzu Corporation "UV-3100PC", JISK0115 conformity product). It is specified as the average value of transmittance.
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。
As the conductive material forming the first electrode 41 and the second electrode 42, ITO (Indium Tin Oxide), InZnO (Indium Zinc Oxide), Ag nanowire, carbon nanotube, or the like may be used. it can.
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。
The first polarizing plate 43 decomposes the incident light into two orthogonally polarized components (p-polarized component and s-polarized component) and vibrates in one direction (direction parallel to the transmission axis) (for example, It has a function of transmitting a p-polarized component) and absorbing a linearly polarized component (for example, an s-polarized component) that vibrates in the other direction orthogonal to the one direction (direction parallel to the absorption axis). That is, the first polarizing plate 43 has a linearly polarized light separating function and transmits only light of a specific linearly polarized light component. In the present embodiment, the polarization component transmitted by the first polarizing plate 43 is the same as the polarization component of the image light oscillated from the light source 21.
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。
The first cover layer 46 is a layer for protecting the first electrode 41 and the control layer 55x, and the second cover layer 47 is a layer for protecting the second electrode 42 and the control layer 55x. The first cover layer 46 and the second cover layer 47 can be formed from a transparent resin, for example, polyethylene terephthalate having excellent stability, polycarbonate, cycloolefin polymer, or the like.
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。
Further, the second cover layer 47 may have retardation. Generally, when light having only a polarization component in a specific direction is transmitted through a member having retardation, the visible light transmittance is changed according to the wavelength of the transmitted light. The change in visible light transmittance increases as the retardation increases. If there is variation in retardation at each position of the member, the transmittance of light of different wavelengths at each position increases, so the light emitted from each position becomes light of different wavelengths and the color varies, resulting in rainbow unevenness. As visible. In the present embodiment, the light incident on the second cover layer 47 is transmitted through only the polarized light component in a specific direction by the first polarizing plate 43 and is not subjected to the diffusion action of the control layer 55x described later. In this state, linearly polarized light having only a polarized light component in a specific direction is obtained. Therefore, rainbow unevenness may occur due to the retardation of the second cover layer 47. Since rainbow unevenness may interfere with display of an intended image by mixing with image light, it is desirable to make rainbow unevenness inconspicuous.
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。
The smaller the retardation of a member through which light having only a polarization component in a specific direction is transmitted, the smaller the variation in visible light transmittance for each wavelength with respect to the variation in retardation. That is, if the retardation is sufficiently small, the visible light transmittance for each wavelength hardly changes even if the retardation varies. Therefore, when the retardation is sufficiently small, rainbow unevenness that can be visually confirmed does not occur. In the present embodiment, when the retardation of the second cover layer 47 is 10 nm or less, the variation in visible light transmittance for each wavelength according to the retardation is sufficiently small, and the rainbow unevenness is not effectively noticeable. Can be made.
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。
Or if the retardation of the member which the light which has only the polarization component of a specific direction permeate | transmits becomes large, the fluctuation | variation of the visible light transmittance for every wavelength with respect to the fluctuation | variation of retardation will become large. Therefore, when retardation increases, even if there is variation in retardation, light of a plurality of wavelengths is easily transmitted, and thus the transmitted light is easily mixed and visually recognized. That is, if the retardation is sufficiently large, light of a plurality of wavelengths is mixed and observed even if the retardation varies. For this reason, the change in the color of the transmitted light is hardly visually recognized. In the present embodiment, when the retardation of the second cover layer 47 is 3000 [nm] or more, the variation in visible light transmittance for each wavelength according to the retardation becomes large, and the rainbow unevenness is effectively inconspicuous. Can do.
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。
Examples of the transparent material having a small retardation include COP (cycloolefin polymer) and glass, and examples of the transparent material having a large retardation include SRF (Super Retardation Film) and PET (polyethylene terephthalate).
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。
The retardation means a refractive index (n x ) and a slow axis in a direction in which the refractive index is large (slow axis direction) at each position in the surface of the member measured using light having a measurement wavelength of 548.2 nm. refractive index in the direction (fast axis direction) perpendicular to the direction difference between the (n y) and (n x -n y), the thickness of the member (d) and the product (d × (n x -n y ) ) And is expressed in units of length (nm).
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。
Instead of providing the first polarizing plate 43, the first cover layer 46 may have a function of transmitting only one polarization component of the incident light.
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。
Next, the particle sheet 50 will be described. As shown in FIG. 3, the particle sheet 50 includes a pair of base materials 51, 52 and a control layer 55 x provided between the pair of base materials 51, 52. The first base material 51 supports the first electrode 41, and the second base material 52 supports the second electrode 42. The control layer 55 x is a particle layer 55 including a plurality of particles 60. The particle layer 55 constituting the control layer 55 x is sealed between the first base material 51 and the second base material 52. The first base material 51 and the second base material 52 are materials having a strength capable of sealing the particle layer 55 and functioning as a support for the electrodes 41 and 42 and the particle layer 55, for example, polyethylene terephthalate resin. It can be composed of a film. In the illustrated embodiment, the screen 40 is configured as a transmissive screen, and image light is transmitted through the first base material 51 and the second base material 52. Therefore, the first base material 51 and the second base material 52 are transparent, and have the same visible light transmittance as the first electrode 41, the second electrode 42, the first cover layer 46, and the second cover layer 47. It is preferable to have.
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。
Next, the particle layer 55 constituting the control layer 55x will be described. As well shown in FIG. 3, the particle layer 55 includes a large number of particles 60, a holding unit 56 that holds the particles 60, and a solvent 57 that swells the holding unit 56. The holding unit 56 holds the particles 60 in an operable manner. In the illustrated example, the holding portion 56 has a large number of cavities 56a, and the particles 60 are accommodated in the cavities 56a. The inner dimension of each cavity 56a is larger than the outer dimension of the particle 60 in the cavity 56a. Therefore, the particles 60 can operate in the cavity 56a. In the cavity 56 a, the space between the holding unit 56 and the particles 60 is filled with the solvent 57. According to the holding part 56 swollen by the solvent 57, the smooth operation of the particles 60 can be ensured stably. Hereinafter, the holding unit 56, the solvent 57, and the particles 60 will be described in order.
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。
First, the holding part 56 and the solvent 57 will be described. The solvent 57 is used for smooth operation of the particles 60. The solvent 57 is held in the cavity 56a as the holding portion 56 swells. The solvent 57 is preferably of low polarity so as not to prevent the particles 60 from operating in response to an electric field. As the low-polarity solvent 57, various materials that facilitate the operation of the particles 60 can be used. Examples of the solvent 57 include dimethyl silicone oil, isoparaffinic solvents, and linear alkanes such as linear paraffinic solvents, dodecane, and tridecane.
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。
Next, the holding | maintenance part 56 may be comprised using the elastomer sheet | seat which consists of an elastomer material as an example. The holding portion 56 as an elastomer sheet can swell the solvent 57 described above. Examples of the material for the elastomer sheet include silicone resin, (microcrosslinked) acrylic resin, (microcrosslinked) styrene resin, and polyolefin resin.
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。
In the illustrated example, the cavities 56 a are distributed at a high density in the plane direction of the screen 40 in the holding portion 56. The cavities 56 a are also distributed in the normal direction nd of the screen 40. In the illustrated example, three groups of cavities 56 a spreading in a plane are arranged in the thickness direction of the screen 40.
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。
Next, the particle 60 will be described. The particles 60 have a function of changing the traveling direction of image light emitted from the projector 20. In the illustrated example, the particle 60 has a function of diffusing image light. As will be described later, the screen 40 may be formed as a reflection type, and in application to the reflection type screen, the particles 60 of the control layer 55x may have a function of diffusing and reflecting image light.
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。
The particle 60 includes a first portion 61 and a second portion 62 having different relative dielectric constants. Therefore, when the particle 60 is placed in an electric field, an electron dipole moment is generated in the particle 60. At this time, the particle 60 moves toward a position where the vector of the dipole moment is opposite to the vector of the electric field. Therefore, when a voltage is applied between the first electrode 41 and the second electrode 42 and an electric field is generated in the control layer 55x located between the first electrode 41 and the second electrode 42, the particles 60 are It operates in the cavity 56a so as to assume a stable posture, that is, a stable position and orientation with respect to the electric field. The screen 40 changes its diffusion wavefront in accordance with the operation of the particle 60 having a light diffusion function.
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。
The particles 60 including the first portion 61 and the second portion 62 having different relative dielectric constants can be manufactured by various methods including known techniques. For example, organic or inorganic spherical particles are arranged in a single layer using an adhesive tape or the like, and a positively or negatively charged resin component layer or inorganic layer different from the spherical particles is deposited on a hemispherical surface (evaporation method, for example, 56-67887), a method using a rotating disk (for example, JP-A-6-226875), two kinds of droplets having different relative dielectric constants are brought into contact with each other in the air using a spray method or an ink jet method. It can be manufactured using a method for forming droplets (for example, JP-A-2003-140204) and a microchannel manufacturing method proposed in JP 2004-197083A.
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。
FIG. 4 is an enlarged view of the particle 60. The particle 60 has a spherical shape, and the first portion 61 and the second portion 62 are each hemispherical. The first portion 61 of the particle 60 has a first main portion 66a and a first diffusion component 66b dispersed in the first main portion 66a. Similarly, the second portion 62 has a second main portion 67a and a second diffusion component 67b dispersed in the second main portion 67a. Therefore, the spherical particles 60 can exhibit a diffusion function with respect to light traveling inside the first portion 61 and light traveling inside the second portion 62. Here, the diffusing components 66b and 67b are components that can act on the light traveling in the particle 60 to change the traveling direction of the light by refraction or the like. Such a light diffusion function (light scattering function) of the diffusion components 66b and 67b includes, for example, the diffusion components 66b and 67b made of a material having a refractive index different from that of the material forming the main portions 66a and 67a of the particle 60. It can be given. Examples of the diffusion components 66b and 67b having a refractive index different from that of the material forming the main portions 66a and 67a include resin beads, glass beads, metal compounds, a porous substance containing gas, and simple bubbles. The particles 60 are preferably transparent.
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。
The particle layer 55, the particle sheet 50, and the screen 40 forming the control layer 55x can be manufactured as follows as an example.
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。
The particle layer 55 can be manufactured by a known manufacturing method. That is, first, an ink in which the particles 60 are dispersed in the polymerizable silicone rubber is prepared. Next, the ink is stretched with a coater or the like, and further polymerized by heating or the like to form a sheet. By the above procedure, the holding part 56 holding the particles 60 is obtained. Next, the holding part 56 is immersed in a solvent 57 such as silicone oil for a certain period. As the holding portion 56 swells, a gap filled with the solvent 57 is formed between the holding portion 56 made of silicone rubber and the particles 60. As a result, a cavity 56a containing the solvent 57 and the particles 60 is defined. The particle layer 55 can be manufactured as described above.
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。
Next, the screen 40 can be manufactured using the particle layer 55 by the manufacturing method disclosed in JP2011-112792A. First, the particle layer 55 is covered with a pair of base materials 51 and 52, and the particle layer 55 is sealed using a laminate or an adhesive. Thereby, the particle sheet 50 is produced. Next, the screen 40 is obtained by providing the first electrode 41 and the second electrode 42 on the particle sheet 50 and further laminating the first polarizing plate 43, the first cover layer 46 and the second cover layer 47. .
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。
Next, the operation when displaying an image using the display device 10 will be described.
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。
First, under the control of the control device 35, the coherent light source 21 of the projector 20 oscillates coherent light. The light from the projector 20 is irradiated on the screen 40 after the optical path is adjusted by a scanning device (not shown). The polarization component of the oscillated light is the same as the linear polarization component in the direction that the first polarizing plate 43 transmits. As shown in FIG. 2, a scanning device (not shown) adjusts the optical path of the light so that the screen 40 scans the light. However, the emission of coherent light by the coherent light source 21 is controlled by the control device 35. The control device 35 stops the emission of the coherent light from the coherent light source 21 corresponding to the image to be displayed on the screen 40. The operation of the scanning device included in the projector 20 is so fast that it cannot be disassembled by human eyes. Therefore, the observer 1 observes simultaneously the light irradiated to each position on the screen 40 irradiated at intervals.
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。
The light irradiated on the screen 40 passes through the first cover layer 46, the first polarizing plate 43, and the first electrode 41, and reaches the control layer 55x. Irradiated light has only a polarization component in the same direction as the polarization component transmitted by the first polarizing plate 43, and thus is transmitted without being absorbed by the first polarizing plate 43. This light is diffused by the particles 60 of the particle layer 55 forming the control layer 55x, and is emitted toward various directions on the viewer 1 side of the screen 40. As the light is diffused, the polarization state of the light is disturbed, and it has polarization components in various directions. Thereafter, the emitted light passes through the second electrode 42 and the second cover layer 47. As a result, an image corresponding to the area irradiated with the coherent light on the screen 40 can be observed.
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。
The coherent light source 21 may include a plurality of light sources that emit coherent light in different wavelength ranges. In this case, the control device 35 controls the light source corresponding to the light in each wavelength region independently from the other light sources. As a result, a color image can be displayed on the screen 40. In this case, light from each light source is irradiated in a state where the polarization components are aligned in the same direction as the direction of transmission without being absorbed by the first polarizing plate 43.
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。
By the way, in the conventional screen, since ambient light such as external light and illumination light incident on the screen is transmitted without distinction from the image light, the portion irradiated with the image light and the image light are not irradiated. The difference in brightness with the part becomes small. For this reason, in order to realize display of a high-contrast image on a conventional screen, the influence of ambient light such as outside light and illumination light is suppressed by darkening the room where the screen 40 is installed. It was.
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。
On the other hand, the screen 40 in the present embodiment has a first polarizing plate 43. As described above, the first polarizing plate 43 transmits only the polarization component in a specific direction of the incident light. Ambient light is composed of light having various polarization components. Therefore, more specifically, a part of the ambient light is absorbed by the first polarizing plate 43 and does not pass through half of the ambient light. On the other hand, the image light is oscillated so as to have the same polarization component as the polarization component transmitted by the first polarizing plate 43. Therefore, the image light is transmitted without being absorbed by the first polarizing plate 43. That is, the ambient light is less likely to pass through the screen 40 than the image light, and the difference in brightness between the image light that passes through the screen 40 and the ambient light is increased. Thereby, it becomes possible to reduce the influence of environmental light on image light, and a high-contrast image can be displayed even in a bright environment.
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。
In addition, when an image is formed on a screen using coherent light, speckles with a speckled pattern are observed. One cause of speckle is thought to be that coherent light typified by laser light causes an interference pattern on the optical sensor surface (on the retina in the case of humans) after diffusing on the screen. In particular, when the screen is irradiated with coherent light by laser scanning, the coherent light is incident on each position on the screen from a certain incident direction. Therefore, when laser scanning is used, the speckle wavefront generated at each point on the screen is stationary unless the screen operates, and when the speckle pattern is visually recognized by the observer together with the image, the image quality of the displayed image is significantly degraded. It will be.
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。
On the other hand, the screen 40 of the display device 10 according to the present embodiment changes the diffusion wavefront with time. If the diffusion wavefront on the screen 40 changes, the speckle pattern on the screen 40 changes over time. Then, when the change with time of the diffusion wavefront is made sufficiently fast, the speckle patterns are overlapped and averaged, and are observed by the observer. Thereby, speckles can be made inconspicuous.
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。
The illustrated screen 40 has a pair of electrodes 41 and 42. The pair of electrodes 41 and 42 are electrically connected to the power source 30. The power source 30 can apply a voltage to the pair of electrodes 41 and 42. When a voltage is applied between the pair of electrodes 41, 42, an electric field is formed in the control layer 55 x located between the pair of electrodes 41, 42. In the particle layer 55 constituting the control layer 55x, particles 60 having a plurality of portions 61 and 62 having different relative dielectric constants are operably held. Since the particle 60 is originally charged or a dipole moment is generated at least when an electric field is formed in the particle layer 55, the particle 60 operates according to a vector of the formed electric field. When the particle 60 having a function of changing the traveling direction of light, for example, a diffusion function is operated, the diffusion characteristics of the screen 40 change with time. As a result, speckle can be made inconspicuous. The symbol “La” in FIG. 4 is image light emitted from the projector 20 to the screen 40, and the symbol “Lb” is image light diffused by the screen 40.
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。
It should be noted that the relative permittivity being different between the first portion 61 and the second portion 62 of the particle 60 is sufficient if the relative permittivity is different enough to exhibit the speckle reduction function. Therefore, whether or not the relative permittivity differs between the first portion 61 and the second portion 62 of the particle 60 depends on whether or not the operably held particle 60 can operate with a change in the electric field vector. Can be determined.
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。
Here, the principle that the particle 60 operates with respect to the holding unit 56 is to change the direction and position of the particle 60 so that the charge or dipole moment of the particle 60 has a stable positional relationship with respect to the electric field vector. That's it. Therefore, if a constant electric field is continuously applied to the particle layer 55, the operation of the particles 60 stops after a certain period. On the other hand, in order to make the speckle inconspicuous, it is necessary to continue the operation of the particles 60 with respect to the holding unit 56. Therefore, the power source 30 applies a voltage so that the electric field formed in the particle layer 55 changes with time. In the illustrated example, the power source 30 applies a voltage between the pair of electrodes 41 and 42 so as to invert the electric field vector generated in the control layer 55x. For example, in the example shown in FIG. 5, an AC voltage that repeats a voltage of X [V] and a voltage of −Y [V] is applied from the power source 30 to the pair of electrodes 41 and 42 of the screen 40.
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。
The particles 60 are accommodated in a cavity 56 a formed in the holding portion 56. The cavity 56a has a substantially spherical inner shape. Therefore, the particle 60 can be oscillated and rotated about the rotation axis ra extending in the direction orthogonal to the paper surface of FIG. However, depending on the size of the cavity 56a that accommodates the particle 60, the particle 60 not only repeatedly rotates but also translates. Further, the solvent 56 is filled in the cavity 56a. The solvent 57 facilitates the operation of the particles 60 with respect to the holding unit 56.
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。
By the way, the particle 60 is not limited to the structure including the substantially hemispherical first portion 61 and the second portion 62 as shown in FIG. Below, the 1st modification-the 3rd modification of particle 60 are explained in order. In these modified examples, the control layer 55x is formed by the particle layer 55 as in the above-described example, but the configuration of the particles 60 held in the holding unit 56 of the control layer 55x is different from the above-described example. .
（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。
(First Modification of Particle 60)
FIG. 6 is a cross-sectional view of a screen 40 using particles 60 having a structure different from that in FIG. Similar to the specific example described above, the screen 40 is configured by a sheet member 40 x including a control layer 55 x and electrodes 41 and 42, and the control layer 55 x is formed as a particle layer 55 including a plurality of particles 60. Yes. The particle 60 according to the first modification shown in FIG. 6 has a first portion 61 and a second portion 62 having different volumes. FIG. 6 shows an example in which the volume of the first portion 61 is larger than the volume of the second portion 62. In the case of FIG. 6, the second portion 62 has a shape close to a sphere or an elliptic sphere, and the surface of the second portion 62, that is, the interface with the first portion 61 is a convex surface. Note that the particle 60 is not necessarily an ideal sphere, and the second portion 62 may be slightly distorted from an ideal sphere or ellipsoid.
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。
The first portion 61 is a transparent member. Specific materials for the first portion 61 include, for example, silicone oil and a transparent resin member. The first portion 61 is ideally arranged on the viewer 1 side as shown in FIG. The light incident on the first portion 61 passes through the first portion 61 as it is and reaches the second portion 62. The second portion 62 has a relative dielectric constant different from that of the first portion 61 and has a light diffusion function. Further, the second portion 62 is configured with a refractive index lower than that of the first portion 61. The second portion 62 may include a diffusion component 62c that diffuses light. These diffusing components 62c act to change the traveling direction of the light traveling in the particle 60 by refraction or the like. Each of these components can be configured the same as the diffusion component described with reference to FIG.
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。
In addition, the surface of the second portion 62 has a convex shape. Therefore, when there is a difference in refractive index at the interface between the first portion 61 and the second portion 62, the light that has reached the second portion 62 from the first portion 61 is in a direction according to the convex shape of the surface of the second portion 62. Is diffused. From the above, the irradiation light from the projector 20 is diffused by the second portion 62 and an image is observed on the screen 40.
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。
In the state of FIG. 6, when a voltage is applied between the first and second electrodes 41 and 42, an electric field is generated between the first and second electrodes 41 and 42, and this electric field causes an electron bipolar in the particle 60. A child moment is generated. At this time, the particle 60 moves toward a position where the vector of the dipole moment is opposite to the vector of the electric field. By changing the voltage between the first electrode 41 and the second electrode 42, the posture of the particle 60 changes, and thereby the surface direction of the second portion 62 with respect to the surface direction of the particle layer 55 changes. Since the second portion 62 has a function of diffusing the light incident on the first portion 61, the diffusion characteristic of the light emitted from the second portion 62 also changes when the surface direction of the second portion 62 changes. . Thereby, speckle can be reduced also when the control layer 55x containing the particle | grains 60 shown by FIG. 6 is used.
（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。
(Second Modification of Particle 60)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a screen 40 using particles 60 having a structure different from those in FIGS. 3 and 6. Similar to the embodiment and the first modification described above, the screen 40 is configured by the sheet member 40 x including the control layer 55 x and the electrodes 41 and 42, and the control layer 55 x is a particle including a plurality of particles 60. It is formed as a layer 55. A particle 60 according to the second modification shown in FIG. 7 includes a first portion 61 and a second portion 62 having a volume larger than that of the first portion 61. The material of the first portion 61 and the second portion 62 is the same as that of the first modification of the particle 60, the first portion 61 is a transparent member, and the second portion 62 has a light diffusion function. Further, the particle 60 is not necessarily an ideal sphere, and the first portion 61 may have a shape slightly distorted from an ideal sphere or ellipsoid.
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。
Also in the example shown in FIG. 7, when a voltage is applied between the electrodes 41 and 42 and an electric field is formed in the particle layer 55 forming the control layer 55x, a dipole moment is generated in the particle 60, and the dipole moment is generated. It moves toward the position where the vector of is directly opposite to the vector of the electric field. The particle 60 rotates by changing the voltage between the first electrode 41 and the second electrode 42. As the particle 60 rotates, the diffusion characteristics of the light emitted from the second portion 62 of the particle 60 change. Thereby, speckle can be reduced also when the control layer 55x containing the particle | grains 60 shown by FIG. 7 is used.
（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。
(Third Modification of Particle 60)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a screen 40 using particles 60 having a structure different from those in FIGS. 3, 6, and 7. As in the above-described embodiment, the first modification, and the second modification, the screen 40 is configured by the sheet member 40x including the control layer 55x and the electrodes 41 and 42, and the control layer 55x includes a plurality of particles. 60 is formed as a particle layer 55 containing 60. 8 has a three-layer structure in which a first portion 61, a third portion 63, and a second portion 62 are arranged in this order, and the first portion 61 is on one side of the screen 40. Has been placed. The third portion 63 is in surface contact with the first portion 61 and controls incident light from the first portion 61 or the second portion 62. The second portion 62 is in surface contact with the second surface 63 b opposite to the first surface 63 a in surface contact with the first portion 61 of the third portion 63. The second portion 62 has a relative dielectric constant different from that of the first portion 61. As described above, the third portion 63 is sandwiched between the first portion 61 and the second portion 62, and the third portion 63 is in surface contact with the first portion 61 and the second portion 62.
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。
The first portion 61 and the second portion 62 are transparent members. The third portion 63 has a function of diffusing the light incident on the first portion 61. The third portion 63 is configured with a refractive index different from that of the first portion 61. The third portion 63 may include a diffusion component 63c that diffuses light. These diffusing components 63c act on the light traveling in the particles 60 by changing the direction of the light by refraction or the like. Such a light diffusion function (light scattering function) of the diffusion component 63c can be provided by the same configuration as the diffusion components 66b and 67b in the example shown in FIG. The shape of the particle 60 is typically a sphere, but is not necessarily an ideal sphere, and the shape of the first portion 61, the third portion 63, and the second portion 62 is also the shape of the particle 60. It changes according to.
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。
Also in the example shown in FIG. 8, when a voltage is applied between the electrodes 41 and 42 and an electric field is formed in the particle layer 55 forming the control layer 55x, a dipole moment is generated in the particle 60, and the dipole moment is generated. It moves toward the position where the vector of is directly opposite to the vector of the electric field. The particle 60 rotates by changing the voltage between the first electrode 41 and the second electrode 42. As the particle 60 rotates, the diffusion characteristics of the light emitted from the second portion 62 of the particle 60 change. Thereby, speckle can be reduced also when the control layer 55x containing the particle | grains 60 shown by FIG. 8 is used.
（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。
(Modification of electrodes 41 and 42)
In the screens of the first modification example and the second modification example described above, the example in which the first electrode 41 and the second electrode 42 are formed in a planar shape and arranged so as to sandwich the control layer 55x is shown. Not limited.
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。
In the example shown in FIG. 8, the configuration of the electrodes is also different from the above-described example. In the example shown in FIG. 8, electrodes are provided only on one side of the control layer 55x, for example, only on the opposite side of the control layer 55x from the observer. In the example shown in FIG. 8, the electrodes have first electrodes 41 and second electrodes 42 that are alternately arranged in a stripe pattern. By applying a voltage between the first electrode 41 and the second electrode 42, an electric field in the surface direction of the control layer 55x is formed. More specifically, in the present modification, an alternating voltage is applied between the adjacent first electrode 41 and second electrode 42 to form the control layer 55x in the surface direction rather than in the thickness direction of the control layer 55x. The electric field is switched periodically. Thereby, the particle | grains 60 located in the vicinity between the corresponding 1st electrode 41 and the 2nd electrode 42 can be rotated according to the frequency of alternating voltage.
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。
In the example described with reference to FIGS. 1 to 5, and in the first and second modified examples, one or more of the first electrode 41 and the second electrode 42 are striped as in the third modified example. You may make it form in a shape. For example, in the example of FIG. 9, both the first electrode 41 and the second electrode 42 are formed in a stripe shape. That is, the first electrode 41 has a plurality of linear electrode portions 41a extending linearly, and the plurality of linear electrode portions 41a are arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction. Similarly to the first electrode 41, the second electrode 42 also has a plurality of linear electrode portions 42a extending linearly, and the plurality of linear electrode portions 42a are arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction. . In the example shown in FIG. 9, the plurality of linear electrode portions 41a forming the first electrode 41 and the plurality of linear electrode portions 42a forming the second electrode 42 are both on the side opposite to the observer of the control layer 55x. It is arranged on the surface. The plurality of linear electrode portions 41a forming the first electrode 41 and the plurality of linear electrode portions 42a forming the second electrode 42 are alternately arranged along the same arrangement direction. Also by the first electrode 41 and the second electrode 42 shown in FIG. 9, an electric field can be formed in the control layer 55 x by applying a voltage from the power source 30.
（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。
(Modification of holding part 56)
As another modification, the cavity 56a included in each holding portion 56 in the particle layer 55 constituting the control layer 55x includes a single particle 60 and is separated from the other cavity 56a as shown in FIG. 10 (a). Alternatively, a plurality of cavities may be connected as shown in FIGS. 10B and 10C. FIG. 10B shows a holding portion 56 that includes single particles 60-1 and 60-2 in two connected cavities 56a1 and 56a2. The movable ranges of the particles 60-1 and 60-2 are restricted by the corresponding cavities 56a1 and 56a2. FIG. 10C shows the holding unit 56 including single particles 60-1, 60-2, and 60-3 in the three connected cavities 56a1, 56a2, and 56a3. The movable ranges of the particles 60-1, 60-2, and 60-3 are restricted by the corresponding cavities 56a1, 56a2, and 56a3. As described above, even when a plurality of cavities are connected, when the movable ranges of the plurality of particles are arranged without overlapping, the cavity of the holding unit 56 is configured to include a single particle. Can be considered.
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。
The inner diameter of the cavity is not limited as long as it is larger than the outer diameter of the encapsulated particles. For example, the inner diameter of the cavity may be set to be 1.1 to 1.3 times the outer diameter of the particles to be included.
（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。
(Other examples of control layer 55x)
In addition, each of the screens 40 described above operates by operating the particles 60 in the particle layer 55 forming the control layer 55x in a cavity provided corresponding to the particles 60 in accordance with an AC voltage applied to the electrode. Is not visible. As another modification, the speckles may not be visually recognized by moving the particles 60 in the particle layer 55 according to the AC voltage applied to the electrodes. Also in the following modifications, the screen 40 is configured by a sheet member 40x including a control layer 55x and electrodes 41 and 42. The control layer 55x includes a plurality of particles 60 or liquid 69x.
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。
FIG. 11A and FIG. 11B are schematic views showing an example of an electrophoretic screen 40. The screen 40 in FIG. 11A has a structure having a control layer 55x in which two types of particles 60 that migrate in a solvent are sealed between two opposing electrodes 41 and 42. The two types of particles 60 have different polarities. An AC voltage is applied between the two electrodes 41 and 42. By applying an alternating voltage, one particle 60 moves in the direction of one electrode, and the other particle 60 moves in the direction of the other electrode. When the polarity of the AC voltage applied between the two electrodes 41 and 42 is reversed, the two types of particles 60 move to the electrodes in the opposite directions, respectively. As the particles 60 move, the diffusion characteristics of the light diffused by the control layer 55x change. Thereby, speckle can be reduced.
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。
Instead of providing two kinds of particles 60 having different polarities as shown in FIG. 11A, a control layer 55x including particles 60 made of a dipole may be provided as shown in FIG. 11B. In this case, each time the voltage polarity of the AC voltage applied between the two electrodes 41 and 42 changes, each particle 60 vibrates. As a result, the diffusion characteristic of the control layer 55x in the screen 40 also changes, and speckles are not noticeable.
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。
11A and 11B, the particles 60 freely move between the two electrodes 41 and 42. However, when the area of the electrodes is large, some particles 60 remain in one place. There is a fear. For this reason, you may make it the pattern electrode which divided | segmented the electrode into the fine unit.
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。
11A and 11B allow a plurality of particles 60 to freely move between the two electrodes 41 and 42, but as shown in FIG. 11C, a micro-accommodation that accommodates two types of particles 60 having different polarities. A control layer 55 x including the body 64 may be provided, and a large number of the micro-accommodating bodies 64 may be disposed between the two electrodes 41 and 42. Moreover, the direction of the particle | grains 60 in the micro container 64 can be changed for every electrode by making one electrode into a pattern electrode. Thereby, the diffusion characteristics of the particles 60 change, and speckle can be reduced.
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。
As a modification of FIGS. 11A, 11B, and 11C, as shown in FIGS. 12A and 12B, a plurality of cell portions 53 are provided in the control layer 55x along the sheet surface of the screen 40, and each cell portion 53 is provided. By providing the electrode 41, the movement of the particles 60 may be controlled for each cell unit 53. In the partition wall structure as shown in FIG. 12A, each cell portion 53 is formed by two opposing base materials 51 and 52 and a partition wall portion 54. Such a structure can be formed relatively easily using photolithography and transfer techniques. In each cell part 53, the particle | grains 60 may be accommodated and the micro container 64 which accommodated the some particle | grains 60 like FIG. 11C may be accommodated.
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。
In the partition wall structure of FIG. 12B, irregularities are formed in the insulating layer 58 disposed on one electrode 42 by a molding process or the like, and the particles 60 and the solvent 57 are filled in the concave portions 59, and the substrate is formed thereon. The microcup array is manufactured by sealing with 51. For example, by arranging the electrode 41 for each microcup, the movement of the particles 60 inside the microcup can be controlled for each microcup.
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。
In addition, the screen 40 according to the present embodiment employs the powder movement that moves the plurality of particles 60 in the gas instead of adopting the electrophoretic control layer 55x that moves the plurality of particles 60 in the liquid medium. A control layer 55x may be employed. For example, as shown in FIG. 13, each cell part 53 of the partition structure of the control layer 55 x may be filled with a gas 77 and a plurality of particles 70. Here, the granular material 70 is a substance that exhibits fluidity without borrowing the force of gas or liquid. That is, the powder body 70 is an intermediate state having both characteristics of a particle and a liquid, and is a substance in a unique state that is not easily affected by gravity and exhibits high fluidity. Also in the case of FIG. 13, for example, by providing an electrode for each cell portion 53, the moving direction of the plurality of particles 60 can be varied for each cell, and speckle becomes inconspicuous.
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。
Further, the screen 40 may employ an electrowetting control layer 55x as shown in FIG. That is, the control layer 55x may include the liquid 69x instead of the particles 60. In the case of FIG. 14, each cell portion 53 of the partition structure of the control layer 55 x is filled with water 68 and oil droplets 69 as the liquid 69 x, and the oil droplets 69 are disposed on the dielectric layer 80. The oil droplet 69 moves inside the control layer 55x according to the applied voltage of the electrodes 41 and 42 corresponding to each cell portion 53, the contact angle of the oil droplet 69 with respect to the dielectric layer 80 changes, and the oil droplet 69 The surface area can be varied. As a result, the transmission characteristics of the screen 40 change and the speckles are hardly visually recognized.
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。
Each of the screens 40 described above is premised on using coherent light as the light source 21, but has an advantage that speckles are not noticeable on the screen 40 without taking measures against speckles on the light source 21 side. For this reason, it is assumed that each screen 40 mentioned above is used for various uses.
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。
If the desired size of the screen 40 is larger than the size of the sheet member 40x for the screen 40, a plurality of sheet members 40x may be connected to produce the screen 40 having an arbitrary size.
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。
As described above, the screen 40 according to the present embodiment includes the control layer 55x including the plurality of particles 60 or the liquid 69x, and the electrodes 41 that drive the plurality of particles 60 or the liquid 69x by applying a voltage to the control layer 55x. 42 and a first polarizing plate 43 laminated on the control layer 55x, and the movement and rotation of the plurality of particles 60 inside the control layer 55x according to the voltage applied to the control layer 55x. Or the liquid 69x moves inside the control layer 55x according to the voltage. According to such a screen 40, when a voltage is applied to the electrodes 41 and 42, the plurality of particles 60 or the liquid 69x are driven, and the diffusion characteristics of the screen 40 change with time. Therefore, speckle can be reduced by applying a voltage to the electrodes 41 and 42. Further, part of the ambient light, more specifically, half of the ambient light is absorbed by the first polarizing plate 43. On the other hand, by setting the polarization of the image light emitted from the light source as linearly polarized light that can be transmitted through the first polarizing plate, it is possible to effectively prevent the image light from being absorbed by the first polarizing plate. In this case, it is possible to effectively prevent the image from becoming dark. Therefore, the difference in brightness between the image light and the ambient light is increased, and a high-contrast image can be displayed on the screen 40. That is, speckles can be sufficiently reduced on the screen 40 and a high-contrast image can be displayed.
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。
Note that various modifications can be made to the above-described embodiment. Hereinafter, an example of modification will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-described embodiment are used for parts that can be configured in the same manner as in the above-described embodiment, and overlapping Description to be omitted is omitted.
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。
In the embodiment described above, the screen 40 has only one polarizing plate. However, as shown in FIG. 15, the screen 40 may have two polarizing plates. That is, the sheet member 40x included in the screen 40 further includes a second polarizing plate 44 laminated on the control layer 55x, and the control layer 55x is disposed between the first polarizing plate 43 and the second polarizing plate 44. It may be. In this case, the second polarizing plate 44 may be disposed between the second cover layer 47 and the particle sheet 50 including the control layer 55x.
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。
When it has the 2nd polarizing plate 44, the 1st polarizing plate 43 and the 2nd polarizing plate 44 are arrange | positioned so that a mutual transmission axis may become non-parallel. In other words, the first polarizing plate 43 and the second polarizing plate 44 are arranged so that their absorption axes are non-parallel. As a typical example, the first polarizing plate 43 and the second polarizing plate 44 have a crossed Nicols arrangement. Crossed Nicol means that the transmission axes of two polarizing plates are arranged so as to be orthogonal to each other. When the first polarizing plate 43 and the second polarizing plate 44 are arranged so that the transmission axis of the first polarizing plate 43 and the transmission axis of the second polarizing plate 44 are non-parallel, the first polarizing plate 43 is Only part of the transmitted light can pass through the second polarizing plate 44. When the first polarizing plate 43 and the second polarizing plate 44 are arranged in a crossed Nicol arrangement, the first polarizing plate 43 does not change in the polarization state between the first polarizing plate 43 and the second polarizing plate 44. The light transmitted through is absorbed by the second polarizing plate 44 and does not pass through the second polarizing plate 44. Since the polarization state of the image light that has not been diffused by the control layer 55x is not disturbed, it cannot pass through the second polarizing plate 44 and is not observed by the observer as image light. On the other hand, the image light diffused by the control layer 55 x is disturbed in the polarization state, and a part of the light can be transmitted through the second polarizing plate 44.
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。
The image light that has not been diffused by the control layer 55x does not contribute to the temporal change of the speckle pattern described above. That is, the image light that has not been diffused by the control layer 55x does not contribute to making the speckle inconspicuous. On the contrary, the image light is emitted in a fixed emission direction, which may cause speckle. Therefore, from the viewpoint of making speckles inconspicuous, it is preferable that image light that has not been diffused by the control layer 55x is not observed by an observer. By absorbing the image light that has not been diffused by the control layer 55x by the second polarizing plate 44, only the light diffused by the control layer 55x can be emitted from the screen 40. Therefore, the speckle can be made inconspicuous by not emitting the image light that can make the speckle stand out.
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。
Instead of providing the second polarizing plate 44, the second cover layer 47 may have a function of transmitting only one polarization component of incident light.
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。
In the above-described embodiment, an example in which the screen 40 is configured as a transmissive screen has been described. However, the present invention is not limited to this example. As illustrated in FIG. 16, the screen 40 is configured as a reflective screen. May be. In this case, the light source 21 of the projector 20 emits image light from the display side surface 40a side. In this case, the second electrode 42 may not be transparent, and may be formed of a metal such as aluminum or copper. Furthermore, the second cover layer 47 and the second base material 52 may not be transparent.
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。
When the screen 40 is configured as a reflection type screen, the sheet member 40x included in the screen 40 includes a quarter-wave plate 48 laminated on the control layer 55x, and a reflection plate 49 laminated on the control layer 55x. Furthermore, you may have. In the example shown in FIG. 16, a quarter-wave plate 48 is disposed between the reflector plate 49 and the control layer 55x. However, the control layer 55 x may be disposed between the reflection plate 49 and the quarter wavelength plate 48. Here, the quarter wavelength plate 48 is an optical element that applies phase modulation to incident light. The quarter-wave plate 48 generally causes phase modulation for a quarter wavelength in light of a specific wavelength included in incident light. Therefore, the quarter-wave plate 48 can change linearly polarized light into circularly polarized light for light of a specific wavelength included in incident light, and vice versa. On the other hand, the reflection plate 49 is a member that reflects light.
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。
In such a reflective screen, the image light irradiated from the display side surface 40a is oscillated so as to have only the same polarization component as the polarization component transmitted by the first polarizing plate 43. Therefore, the image light passes through the first polarizing plate 43 without being absorbed by the first polarizing plate 43. On the other hand, a part of the environmental light is more specifically absorbed by the first polarizing plate 43 by half of the environmental light. As a result, the influence of ambient light can be greatly reduced as in the above-described embodiment.
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。
Part of the light transmitted through the first polarizing plate 43 is diffused and reflected by the control layer 55x to disturb the polarization state, and part of the light is transmitted through the first polarizing plate 43 and emitted from the display side surface 40a. Observed. That is, the ambient light is less likely to pass through the screen 40 than the image light, and the difference in brightness between the image light and the ambient light is increased. Thereby, similarly to the above-described embodiment, it is possible to reduce the influence of the environmental light on the image light, and it is possible to display a high-contrast image even in a bright environment.
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。
On the other hand, another part of the image light is not diffusely reflected by the control layer 55x. Image light that has not been diffusely reflected by the control layer 55x does not contribute to the above-described change in the speckle pattern with time and may cause speckle, so it is preferable that the image light is not observed by an observer. The image light that has not been diffused by the control layer 55x passes through the quarter-wave plate 48, is reflected by the reflection plate 49, and then passes through the quarter-wave plate 48 again. The image light is linearly polarized light that vibrates in one direction. However, it passes through the quarter wavelength plate 48 once to become circularly polarized light, is reflected by the reflection plate 49, and passes through the quarter wavelength plate 48 again. Thus, the linearly polarized light vibrates in the other direction orthogonal to the one direction. That is, by passing through the quarter-wave plate 48 twice, the vibration direction of the linearly polarized light formed by the image light changes by 90 °. Even if this image light is transmitted through the control layer 55x again, all of the image light is absorbed by the first polarizing plate 43. That is, the image light that has not been diffusely reflected by the control layer 55 x is absorbed by the first polarizing plate 43. Therefore, only the light diffused by the control layer 55x can be emitted from the screen 40, and the speckle can be made inconspicuous by not emitting the image light that may cause speckle.
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。
Further, another part of the image light is transmitted through the control layer 55 x toward the reflection plate 49, and reflected by the reflection plate 49 and transmitted through the control layer 55 x again toward the first polarizing plate 43. At this time, the control layer 55x can be diffused and transmitted. As described above, when passing through the quarter-wave plate 48 twice, the vibration direction of the linearly polarized light formed by the image light changes by 90 ° and is absorbed by the first polarizing plate 43 unless the polarization state is disturbed. On the other hand, a part of the image light transmitted twice through the quarter wavelength plate 48 is diffused and transmitted through the control layer 55x, is transmitted through the first polarizing plate 43 and is emitted from the display side surface 40a, and is observed by the observer. Is done. That is, image light that can contribute to reduction of speckles by diffusion can form an image effectively.
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。
The display device 10 including the screen 40 described above may be used by being incorporated in, for example, furniture or electrical appliances.
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。
Aspects of the present disclosure are not limited to the individual embodiments described above, but include various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present disclosure are not limited to the contents described above. That is, various additions, changes, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present disclosure derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
