(57)【要約】【課題】  製造工程数が少なくしかも輝度バラツキがなくて明るい画像が得られ、低コストで信頼性の向上を図ることが可能な透過型スクリーンを提供する。【解決手段】  複数の開口部２４が所定のピッチで形成された遮光性を有するマスク２２と、前記開口部にそれぞれ挿入固定された複数の集光レンズ２８と、前記複数の集光レンズ付きのマスクに対して透明接着層を介して接合された透明基材３４とを少なくとも有し、前記マスク側より入る入射光を前記透明基材側に集光させるようにした透過型スクリーンにおいて、前記開口部の光の入射側２６ｂの開口面積を光の出射側２６ｃの開口面積よりも大きく設定すると共に、前記集光レンズの前記マスクより光の入射側に突出する部分３０ｂの曲率半径と光の出射側に突出する部分３０ｃの曲率半径とを異ならせる。【選択図】  図１
2006234923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の開口部が所定のピッチで形成された遮光性を有するマスクと、
前記開口部にそれぞれ挿入固定された複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズ付きの前記マスクに対して透明接着層を介して接合された透明基材とを少なくとも有し、前記マスク側より入る入射光を前記透明基材側に集光させるようにした透過型スクリーンにおいて、
前記開口部の光の入射側の開口面積を光の出射側の開口面積よりも大きく設定すると共に、前記集光レンズの前記マスクより光の入射側に突出する部分の曲率半径と光の出射側に突出する部分の曲率半径とを異ならせるように構成したことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】
光の入射側の開口面積が光の出射側の開口面積よりも大きくなされた複数の開口部を所定のピッチで配列した遮光性を有するマスクを形成する工程と、
前記マスクの光の出射側の表面に粘性のある紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、
前記マスクの光の出射側の圧力を光の入射側の圧力よりも第１の圧力差だけ大きくして所定の時間維持することにより前記開口部に前記紫外線硬化樹脂を挿入して前記開口部の光の入射側へ押し出すことにより凸状の曲面を形成する工程と、
前記第１の圧力差よりも小さい第２の圧力差に設定して、或いは光の入射側の圧力を出射側の圧力よりも大きくして前記開口部の光の入射側に前記凸状の曲面とは曲率半径の異なった凸状の曲面を形成する工程と、
前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させることにより複数の集光レンズを形成する工程と、
前記透明基材上に透明接着層を介して前記複数の集光レンズが固定されたマスクの光の出射側を接合させることにより前記透明基材と前記マスクとを一体化させる工程と、
を備えたことを特徴とする透過型スクリーンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投射型プロジェクター等に用いられる透過型スクリーン及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年において、例えば液晶パネル等で形成された画像等をスクリーンに投射して表示させるようにした投射型表示装置が開発されている。そして、この投射型表示装置の内の背面投射型では、スクリーンの背面から画像の光を投射し、これをスクリーンの前方より視るようになっている。
上記背面投射型表示装置では、多数の微小球状レンズを板状の透明基材上に樹脂を介して固定した透過型スクリーンが用いられている。この透過型スクリーンの一例としては、例えば特許文献１、２等に開示されているものがある。
【０００３】
特許文献１には、透明基材と、この透明基材の入射光側に形成された透明層及び着色層からなる着色ホットメルト接着剤層に固着された一層からなる多数の微小球状透明ビーズとで透過型スクリーンを構成することにより、モアレ干渉縞の発生が改善でき、コントラストが高く、解像度が良好で品質の高い画像が得られる背面投射型プロジェクターに用いられる透過型スクリーンが示されている。
また特許文献２には、開口部を有するマスクに紫外線硬化樹脂を塗布し、これをマスク両面間の圧力差を利用して開口部に挿入してレンズを作り、これに着色層や透明基板を貼り合わせて透過型スクリーンを製造するようにした点が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１８８０１号公報（第６頁、第１図）
【特許文献２】特開２００４−２８００６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の場合において、透過型スクリーンを作製する際には、微小球状レンズを着色ホットメルト接着剤層に均一に高密度に固着することが難しく、更には微小球状レンズが存在しない部分に入射した光は、着色ホットメルト接着剤層に吸収されるため、光透過率が減少するので明るい画像が得られなかった。
また、図６に示すように、透過型スクリーン２への入射光は、微小球状レンズ４から放出されるが、その明るさは着色層６の表面からの微小球状レンズ４の突出量Ｌによって決まる。この突出量Ｌは、微小球状レンズ４を埋め込む際に透明基板１０上に形成される透明層８や着色層６の膜厚、温度や押し込み圧力に依存するが、そのバラツキを透明層８の全体に亘って均一に制御することが難しかった。この結果、上記バラツキによって、輝度分布にもバラツキが生じて画像の明るさにムラを生じる、といった問題が発生していた。
【０００６】
更に、透過型スクリーン２の明るさは、入射光が微小球状レンズ４へ入射する際の微小球状レンズ４の開口面積によっても決まり、開口面積を最大にするために、微小球状レンズ４の入射側は、着色層６に埋もれないように着色層６の表面から微小球状レンズ４の半分程度が突き出ている。この微小球状レンズ４は、その曲面のみが透明層８や着色層６によって固定されているため、振動や温度や湿度等によっては透明層８や着色層６の寸法が変化することにより微小球状レンズ４が脱落することがあり、信頼性に問題を生じていた。
また特許文献２の透過型スクリーンにあっては、マスクと着色層とを別部材としているので、製造工程数が増加する、という問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、製造工程数が少なく、しかも輝度バラツキがなくて明るい画像が得られ、低コストで信頼性の向上を図ることが可能な透過型スクリーン及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、複数の開口部が所定のピッチで形成された遮光性を有するマスクと、前記開口部にそれぞれ挿入固定された複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズ付きの前記マスクに対して透明接着層を介して接合された透明基材とを少なくとも有し、前記マスク側より入る入射光を前記透明基材側に集光させるようにした透過型スクリーンにおいて、前記開口部の光の入射側の開口面積を光の出射側の開口面積よりも大きく設定すると共に、前記集光レンズの前記マスクより光の入射側に突出する部分の曲率半径と光の出射側に突出する部分の曲率半径とを異ならせるように構成したことを特徴とする透過型スクリーンである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、光の入射側の開口面積が光の出射側の開口面積よりも大きくなされた複数の開口部を所定のピッチで配列した遮光性を有するマスクを形成する工程と、前記マスクの光の出射側の表面に粘性のある紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、前記マスクの光の出射側の圧力を光の入射側の圧力よりも第１の圧力差だけ大きくして所定の時間維持することにより前記開口部に前記紫外線硬化樹脂を挿入して前記開口部の光の入射側へ押し出すことにより凸状の曲面を形成する工程と、前記第１の圧力差よりも小さい第２の圧力差に設定して、或いは光の入射側の圧力を出射側の圧力よりも大きくして前記開口部の光の入射側に前記凸状の曲面とは曲率半径の異なった凸状の曲面を形成する工程と、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させることにより複数の集光レンズを形成する工程と、前記透明基材上に透明接着層を介して前記複数の集光レンズが固定されたマスクの光の出射側を接合させることにより前記透明基材と前記マスクとを一体化させる工程と、を備えたことを特徴とする透過型スクリーンの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の透過型スクリーン及びその製造方法によれば、製造工程数が少なく、しかも輝度バラツキがなくて明るい画像が得られ、低コストで信頼性の向上を図ることが可能な透過型スクリーンを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る透過型スクリーン及びその製造方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る透過型スクリーンの第１実施態様を示す断面図、図２は図１に示す透過型スクリーンの製造方法を示す工程図、図３は集光レンズの形成工程におけるマスク両面間の圧力差の変化を示すグラフである。ここで説明する透過型スクリーンは、前述したように例えば背面投射型プロジェクター等に用いられる。
図１及び図２（Ａ）に示すように、この透過型スクリーン２０は、遮光性を有する材料よりなるマスク２２を有しており、このマスク２２には、縦方向及び横方向にそれぞれ所定のピッチで多数の微小な例えば円形の開口部２４（図２（Ａ）参照）がマトリクス状に形成されている。
【００１２】
この開口部２４は、光の入射側２６ｂと出射側２６ｃとで異なる開口面積を有しており、具体的には入射側の開口面積２４ｂは出射側の開口面積２４ｃよりも大きく設定されている。そして、この開口部２４にマイクロレンズのような微小な集光レンズ２８が挿入固定されている。この場合、この集光レンズ２８の上記マスク２２の表面より光の入射側２６ｂに突出する部分２８ｂの曲率半径とマスク２２の反対側表面より光の出射側２６ｃ側に突出する部分２８ｃの曲率半径とは異ならせており、入射側への突出部分２８ｂの曲面３０ｂの曲率半径を出射側への突出部分２８ｃの曲面３０ｃの曲率半径よりも大きく設定している。
【００１３】
これにより、入射側から集光レンズ２８に入射した光を集光して出射側へ出力するようになっている。そして、この集光レンズ２８が装着固定されているマスク２２には、その光の出射側の面に、透明接着層３２を介して透明な板状の透明基材３４が接合されて一体化されており、これにより透過型スクリーン２０を構成している。
ここで上記集光レンズ２８は、低粘度の紫外線硬化樹脂を硬化させることにより形成されており、その屈折率を上記透明基材３４及び透明接着層３２の屈折率よりも大きくしてレンズ効果を増大させるようにするのが好ましい。
【００１４】
次に、上記透過型スクリーン２０の製造方法について図２も参照して説明する。
（マスク形成工程）
まず、図２（Ａ）に示すように、所定のピッチで複数の開口部２４をマトリクス状にマスク２２に形成する。このマスク２２の厚みは開口部２４に形成する集光レンズ２８の形状を考慮して決定され、その表材は金属薄板または高分子フィルムであり、光が開口部２４以外で透過しないように表面または内部が黒色である。各開口部２４は、これを透過型スクリーンとして使用する際の光の入射側２６ｂと出射側２６ｃで開口面積２４ｂ、２４ｃが異なり、出射側２６ｃは入射側２６ｂより小さい。上記開口部２４が円形の場合には、その直径は１０μｍ〜１００μｍの範囲が望ましい。また、複数の開口部２４のピッチは、製造工程においてマスク２２の変形が問題にならない範囲で短い方が望ましく、例えば３０〜１２０μｍ程度である。
【００１５】
（紫外線硬化樹脂形成工程）
次に、上記マスク２２の光の出射側の表面に粘性のある紫外線硬化樹脂３６を所定の厚さで塗布して樹脂層を形成する。
（挿入工程）
次に、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）及び図３に示すように、マスク２２の出射側２６ｃの圧力Ｐｏを入射側２６ｂの圧力Ｐｉより高くする。この時の両圧力Ｐｏ、Ｐｉは第１の圧力差Ｐ１となるようにそれぞれ設定して所定時間維持する。これにより、上記紫外線硬化樹脂３６の一部を開口部２４に挿入して光の入射側２６ｂへ押し出す。そして、押し出された部分が突出部分２８ｂとなって表面が曲面状となる。すなわち、第１の圧力差Ｐ１の状態に保ったままにすることにより、紫外線硬化樹脂２６はその開口部２４では押し込められてマスク２２の先の出射側２６ｃの樹脂面が凹部になり、入射側２６ｂの樹脂面が凸部となるようにする。このような形状となるのは、出射側２６ｃの圧力Ｐｏが入射側２６ｂの圧力Ｐｉよりも第１の圧力差Ｐ１だけ高い状態になされており、しかも紫外線硬化樹脂３６の表面張力及び重力（図２中では重力は、下方に加わっているものとする）が作用するためである。
【００１６】
更に、図２（Ｅ）及び図３に示すように、第１の圧力差Ｐ１の状態で所定の時間経過したならば、この圧力差を第１の圧力差Ｐ１よりも低い第２の圧力差Ｐ２になるようにし、この第２の圧力差Ｐ２の状態に保ったままにすることによって、マスク２２の両側に凸状の曲面３０ｂ、３０ｃをそれぞれ形成する。
また曲面３０ｃを形成する際には、圧力関係を逆転し、光の入射側の圧力Ｐｉを、光の出射側の圧力Ｐｃよりも大きくなるように設定して、いわば紫外線硬化樹脂３６を少し押し戻すようにしてもよい。いずれにしても、両曲面３０ｂ、３０ｃを形成する際の各条件は、紫外線硬化樹脂３６の粘度、表面張力、重力方向、圧力Ｐｉ及びＰｏの大小関係及びその圧力差等を考慮して最適化する。この際、マスク２２の入射側２６ｂの面からの曲面３０ｂの突出量Ｈｂは、マスク２２の出射側２６ｃの面からの曲面３０ｃの突出量Ｈｃよりも大きくなるようにし、曲面３０ｃの曲率半径は、曲面３０ｂの曲率半径よりも小さくする。
【００１７】
この後、図２（Ｆ）に示すように、紫外線ＵＶをマスク２２の両面または片面から照射して、紫外線硬化樹脂３６を硬化させて複数の集光レンズ２８を形成する。
尚、マスク２２の表面から曲面３０ｂの突出量Ｈｂは、マスク２２の出射側２６ｃと入射側２６ｂの圧力差Ｐ１、Ｐ２、紫外線硬化樹脂３６とマスク２２との間の表面張力及び重力の方向により決定される。この表面張力は、紫外線硬化樹脂３６の材質や粘度、マスク２２の材質や厚み、開口部２４の寸法により定まる。このため、紫外線硬化樹脂３６とマスク２２が決まれば、圧力差Ｐ１、Ｐ２により突出量Ｈｂを制御することができる。また、圧力差Ｐ１、Ｐ２は、マスク２２の面の全面で容易に一定にすることができるため、全ての集光レンズ２８の突出量Ｈｂを一定に揃えることができる。また、反対側の突出量Ｈｃも同様に一定に揃えることができる。
【００１８】
（接着工程）
次に、図２（Ｇ）に示すように、透明基材３４上に透明接着層３２を形成した後、透明接着層３２に集光レンズ２８の固定されたマスク２２の出射側を対向配置させ、透明基材３４上に透明接着層３２を介してレンズ付きのマスク２２を貼り合わせて図１に示す透過型スクリーン２０を作製する。この透明基材３４、透明接着層３２としては共に光透過率の高いアクリル系樹脂で形成するのが望ましい。また、透明接着層３２の厚みとして５μｍ〜５０μｍが望ましい。
【００１９】
以上のように、本発明の背面投射型プロジェクター等に用いられる透過型スクリーン２０の製造方法によれば、マスク２２に紫外線硬化樹脂３６を塗布して集光レンズ２８を成形する際に、マスク２２の一方の出射側２６ｃの圧力を入射側２６ｂの圧力よりも高くして第１の圧力差Ｐ１にし、紫外線硬化樹脂３６をマスク２２の開口部２４に挿入して分離した後、第１の圧力差Ｐ１の状態を保ったままにして、紫外線硬化樹脂３６を開口部２４に押し込め、更に第１の圧力差Ｐ１よりも小さい第２の圧力差Ｐ２にさせた状態にし、或いは圧力の大小関係を逆転してマスク２２の両側に樹脂曲面３０ｂ、３０ｃを形成した後、この樹脂に紫外線を照射して硬化させることにより複数の集光レンズ２８を形成するようにしたので、マスク２２からレンズ曲面３０ｂの頂部までの突出量Ｈｂを一定に揃えることができる。
【００２０】
この結果、輝度バラツキがなく、明るい画像を有する透過型スクリーン２０を得ることができる。また、狭いピッチで開口部２４を形成することにより集光レンズ２８の高密度化が達成できるため、分解能の高い画像を得ることができる。また、マスク２２は開口部２４以外は遮光性があるため、マスク２２以外に射光層を設ける必要がなく、その分、工程数が減少して生産性を高めることができる。
【００２１】
次に、本発明の第２実施形態について図４及び図５を用いて説明する。
図１及び図２に示す第１実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。図４は本発明の第２実施形態を示す断面図である。図５は第２実施形態の透過型スクリーンの製造方法を示す工程図である。
図４に示すように、本発明の第２実施形態の透過型スクリーン４０は、第１実施形態における透過型スクリーン２０において、マスク２２の光の出射側表面に集光レンズ２８同士を連結する連結部２８ｄを形成したものであり、それ以外は第１実施形態の構成と同様である。
【００２２】
すなわち、透明基材３４に形成された透明接着層３２上に複数の開口部２４を有するマスク２２が積層され、且つ集光レンズ２８が各開口部２４に挿入固定されると共に、マスク２２の光の出射側表面にレンズ２８同士を連結する連結部２８ｄがレンズ２８と一体的に形成されてなり、レンズ２８の一方の曲面３０ｂは、マスク２２の表面から所定量だけ突出し、他方の曲面３０ｃは、所定量だけ突出して、一方の曲面３０ｂからの入射光を透明基材３４側に集光させるようにしたものである。
【００２３】
次に、その製造方法について図５を用いて説明する。
まず、先の図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す各工程はここでも同様に行う。
（連結凹凸面形成工程）
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）の各工程を経た後、図５（Ａ）に示すように、マスク２２の光の出射側２６ｃの圧力を入射側２６ｂの圧力よりも高くして第１の圧力差Ｐ１に到達させる過程において、紫外線硬化樹脂３６の一部をマスク２２の開口部２４に押し込めると共に、その一部をマスク２２の上側、すなわちマスク２２の光の出射側の表面にも残す。
（連結曲面形成工程）
次に、図５（Ｂ）及び図３に示すように、第１の圧力差Ｐ１よりも小さい第２の圧力差Ｐ２に設定した状態にして、マスク２２の両面に２つの樹脂曲面３０ｂ、３０ｃを形成した後、図５（Ｃ）に示すように、紫外線ＵＶを照射して硬化させ、複数の集光レンズ２８及び複数の集光レンズ２８の一方の曲面３０ｃ同士を連結する連結部２８ｄを形成する。
【００２４】
（接着工程）
次に、図５（Ｄ）に示すように、本発明の第１実施形態に示す図２（Ｇ）と同様な接着工程を行って、図４に示す透過型スクリーン４０を作製する。
ここで、図５（Ｂ）に示す連結曲面形成工程において、マスク２２上の連結部２８ｄの高さＨｅは、マスク２２の表面からの曲面３０ｃの突出量Ｈｃの１／４以下であることが望ましい。
以上のように、本発明の第２実施形態によれば、複数の集光レンズ２８同士が連結部２８ｄにより固定されるので、振動や温度、湿度による環境変化により集光レンズ２８がマスク２２の開口部２４から脱落することを防止できる。
上記した本発明の透過型スクリーンは、プラズマ表示装置やエレクトロルミネセンス表示装置等の視野角拡大板として用いる透過型スクリーン、各種照明光源等の光を拡散する光拡散板等の平面型レンズとして用いる透過型スクリーンに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る透過型スクリーンの第１実施態様を示す断面図である。
【図２】図１に示す透過型スクリーンの製造方法を示す工程図である。
【図３】集光レンズの形成工程におけるマスク両面間の圧力差の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態を示す断面図である。
【図５】第２実施形態の透過型スクリーンの製造方法を示す工程図である。
【図６】従来の透過型スクリーンを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２０，４０…透過型スクリーン、２２…マスク、２４…開口部、２６ｂ…入射側、２６ｃ…出射側、２８…集光レンズ、２８ｂ，２８ｃ…突出部分、２８ｄ…連結部、３０ｂ、３０ｃ…曲面、３２…透明接着層、３４…透明基材、３６…紫外線硬化樹脂。
【図１】
2006234923.tif 000003
【図２】
2006234923.tif 000004
【図３】
2006234923.tif 000005
【図４】
2006234923.tif 000006
【図５】
2006234923.tif 000007
【図６】
2006234923.tif 000008