(57)【要約】【課題】本発明は、モアレを低減した高精細・高解像度の画像の投射を可能とする広視野角を有する透過型スクリーンを提供することを目的とする。【解決手段】フレネルレンズシートと、光学的に形成された遮光層を有する単位レンズが２次元配列したマイクロレンズシートとを少なくとも備え、前記フレネルレンズシートを入射側に配置し、一方前記マイクロレンズシートを、フレネルレンズとマイクロレンズが対向するように出射側に配置した透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズシートのフレネル部のピッチ（Ｆｐ）と、該フレネルレンズとマイクロレンズとが対向するようにブラックマトリックスが形成されたマイクロレンズシートのマイクロレンズ部のピッチ（Ｍｐ）と、液晶プロジェクターにより投影される画素（Ｇｐ）とが、特定の関係を満たすことを特徴とする透過型スクリーンである。【選択図】図１
2004045587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクターからの投射光を、ほぼ平行光として射出する作用をもつフレネルレンズシートと、光学的に形成されたブラックマトリックス（ＢＭ）からなる遮光層を有する単位レンズが２次元配列したマイクロレンズシートとを少なくとも備え、前記フレネルレンズシートを入射側に配置し、一方前記マイクロレンズシートを、フレネルレンズとマイクロレンズが対向するように出射側に配置した透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズシートのフレネル部のピッチ（Ｆｐ）と、該フレネルレンズとマイクロレンズとが対向するようにブラックマトリックスが形成されたマイクロレンズシートのマイクロレンズ部のピッチ（Ｍｐ）と、液晶プロジェクターにより投影される画素（Ｇｐ）とが、下記式（１）〜（３）を満たすことを特徴とする透過型スクリーン。
Ｆｐ＜Ｍｐ・・・（１）
Ｇｐ／Ｆｐ≧５．０・・・（２）
Ｇｐ／Ｍｐ≧３．１・・・（３）
【請求項２】
前記ピッチＦｐとピッチＭｐがともに２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
【請求項３】
前記マイクロレンズシート出射面の最外面に透明層を設け、該透明層が保護層を兼ねた層であることを特徴とする請求項１または２記載の透過型スクリーン。
【請求項４】
前記マイクロレンズシート出射面の最外面に拡散層を設け、該拡散層が保護層を兼ねた層であることを特徴とする請求項１または２記載の透過型スクリーン。
【請求項５】
前記マイクロレンズシートの観察面側の最外面に前面板を配設してなることを特徴とする請求項１または２記載の透過型スクリーン。
【請求項６】
前記透明層、拡散層および前面板の観察側の最外面にハードコート層、帯電防止層、反射防止層のいずれかの層を少なくとも１層設けたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の透過型スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶投射型やＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ方式）投射型のプロジェクションテレビなどに用いられる透過型スクリーンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リア型プロジェクションテレビは、ＣＲＴ投射型のテレビが安価で提供できるため、欧米を中心に広く普及している。これに対し、近年、液晶や米国ＴＩ社のＤＬＰを用いた光学エンジンを搭載したプロジェクションテレビが、ＣＲＴ投射型のテレビに比較して高精細で軽量、省エネルギー型であるため次第に前者に置き換わって採用されてきている。
【０００３】
この液晶投射型やＤＬＰ投射型テレビ向けのスクリーンに、本発明者らはレンズをファイン化しそれに同期させた高濃度なブラックストライプ（ＢＳ）を設けたファインピッチＢＳ付きスクリーンを開発し提供してきた。
【０００４】
このファインピッチＢＳ付きの液晶投射用スクリーンでは、フレネルレンズと相対するレンチキュラーレンズがファイン化と高濃度なＢＳを設けたファインピッチスクリーンを使用しているため、広視野角、高解像度、高コントラストなどに優れ、デジタル高精細（ＨＤＴＶ）画像に対応した高精細パネルを使用した液晶投射用テレビでも、その優れたスクリーン性能で高性能な性能を示している。
【０００５】
しかし、この液晶投射用スクリーンでは、そのレンチキュラースレンズシートの入射側にレンチキュラーレンズを用いているため水平方向の視野角には優れるが、垂直方向の視野角はその構成材料の拡散板によるため垂直半値角（中心部に対して輝度が半分になる角度）は１０度程度と直視管ＣＲＴに比較し角度依存性が大きく、結果として垂直方向の視野が狭い。そのため４０インチ以下の小型テレビでは上から見下ろすことが大きく垂直方向の視野角が狭い。
【０００６】
その対策として、フレネルレンズの入射面側に垂直方向に並列にならんだレンチキュラー（以下、Ｖレンチという）を設け、垂直半値角を１５度近くまで拡大する方法がある。しかし、この場合でも１５度レベルであり、まだＣＲＴ直視管に比べ垂直方向の視野角が狭い。
【０００７】
ＣＲＴ直視管同等レベルと同じ観察目線を垂直に動いた場合、気にならない用にするには２０〜３０度近くの垂直半値角を得る必要がある。また、Ｖレンズのようにレンチとフレネルの間にＶレンズをいれる等してあるが、レンズを増やすことはスクリーンの工程が増えるために結果的にコスト高になる。
【０００８】
また、この方法では、結果的にレンズが入射側からＶレンズ、フレネルレンズ、Ｈレンズ（水平視野角をを拡げるための垂直方向に並列したレンチキュラーレンズ、以下Ｈレンズという）の３枚になり、それぞれのレンズに対応したモアレや投影された画素とのモワレなど非常に複雑となり、モワレのでない適正なレンズの選択が狭いものになる。
【０００９】
また、従来より行っている拡散板で垂直視野角を拡げる方法は、必然的に濃度を増やすことにつながり、結果として画像のボケにつながり解像度を落とす要因になる他拡散材の高濃度化により分散不良の要因になるため好ましくはない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたもので、液晶投射型あるいはＤＬＰ投射方式のプロジェクションテレビ等に用いられる、モアレを低減した高精細・高解像度の画像の投射を可能とする広視野角を有する透過型スクリーンを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、プロジェクターからの投射光を、ほぼ平行光として射出する作用をもつフレネルレンズシートと、光学的に形成されたブラックマトリックス（ＢＭ）からなる遮光層を有する単位レンズが２次元配列したマイクロレンズシートとを少なくとも備え、前記フレネルレンズシートを入射側に配置し、一方前記マイクロレンズシートを、フレネルレンズとマイクロレンズが対向するように出射側に配置した透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズシートのフレネル部のピッチ（Ｆｐ）と、該フレネルレンズとマイクロレンズとが対向するようにブラックマトリックスが形成されたマイクロレンズシートのマイクロレンズ部のピッチ（Ｍｐ）と、液晶プロジェクターにより投影される画素（Ｇｐ）とが、下記式（１）〜（３）を同時に満たすことを特徴とする透過型スクリーンである。
Ｆｐ＜Ｍｐ・・・（１）
Ｇｐ／Ｆｐ≧５．０・・・（２）
Ｇｐ／Ｍｐ≧３．１・・・（３）
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の透過型スクリーンにおいて、前記ピッチＦｐとピッチＭｐがともに２００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の透過型スクリーンにおいて、前記マイクロレンズシート出射面の最外面に透明層を設け、該透明層が保護層を兼ねた層であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１または２記載の透過型スクリーンにおいて、前記マイクロレンズシート出射面の最外面に拡散層を設け、該拡散層が保護層を兼ねた層であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１または２記載の透過型スクリーンにおいて、前記マイクロレンズシートの観察面側の最外面に前面板を配設してなることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記透明層、拡散層および前面板の観察側の最外面にハードコート層、帯電防止層、反射防止層のいずれかの層を少なくとも１層設けたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の透過型スクリーンの構成の一例を示した模式断面図である。本発明の透過型スクリーンは、図に示すように、プロジェクターからの投射光を、ほぼ平行光として射出する作用をもつフレネルレンズシートＢを入射側に、一方フレネルレンズシートＢからの出射光を受け、マイクロレンズ６を用いて光学的に形成されたブラックマトリックス（ＢＭ）からなる遮光層３を有し、その遮光層３の上に接着剤層２を介して前面基材１を積層したマイクロレンズシートＡを出射側に、フレネルレンズ８とマイクロレンズ６が対向するように配置して、前面基材１を観察面とする透過型スクリーンである。
【００１８】
前記フレネルレンズシートのフレネル部のピッチ（Ｆｐ）と、該フレネルレンズとマイクロレンズとが対向するようにブラックマトリックスが形成されたマイクロレンズシートのマイクロレンズ部のピッチ（Ｍｐ）と、液晶プロジェクターにより投影される画素（Ｇｐ）とが、下記式（１）〜（３）を満たすことを特徴とするものであり、モアレを低減した高精細・高解像度の画像の投射を可能とする透過型スクリーンである。このモワレの低減については後述して説明する。
Ｆｐ＜Ｍｐ・・・（１）
Ｇｐ／Ｆｐ≧５．０・・・（２）
Ｇｐ／Ｍｐ≧３．１・・・（３）
【００１９】
本発明の特徴であるスクリーン構成について説明する。
まず、入射側から入射光からの光を平行光にし、レンチキュラーレンズシートへの出射するフレネルレンズシートを使用する。
【００２０】
次に、本発明におけるマイクロレンズシートは以下のようにして作る。
デジタル高精細（ＨＤＴＶ）画像に対応した高精細パネルを使用した液晶投射用テレビ向けに画素とのモワレ減少や解像度向上のため、マイクロレンズのピッチを０．１ｍｍ以下にする。これは液晶投射方式用スクリーンで使用してきたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明基板上に紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）によるマイクロレンズ６を成形する。
【００２１】
次に、コントラストの向上や外光反射を防ぐためブラックマトリックス（以下、ＢＭという）を形成する。このとき高濃度、高ファインなＢＭを形成する方法として光学的方法でＢＭを形成する方法を使用する。
これは入射側のマイクロレンズ６を使用し、レンズの反対面に粘着性のある感材をコーティングして感光層４を形成し、平行光露光で上記レンズの光の透過した部分が非粘着、非透過部が粘着の粘着・非粘着のパターンが形成される。この部分にあらかじめコーティングして置いた墨の転写箔を使用し非透過製部の粘着部分にみ転写することにより、マイクロレンズ６と同期した非透過部のみのＢＭ３を形成できる。
【００２２】
次に、このＢＭ上に保護層を兼ねた粘着或いは接着層２を形成する。
ＢＭ上に直接形成する場合と予めＰＥＴなどのフィルムや拡散材を分散した拡散層を形成した拡散フィルムを粘着剤や接着剤などでＢＭ上に貼り合わせなどで形成する方法が用いられる。
【００２３】
この観察面の最外面には上述した方法によって得られたＢＭ付きマイクロレンズシートを外部からの傷や磨耗などによる破損から防ぐためとこの薄いフィルム状のＢＭ付きマイクロレンズシートを保持するため強靭な剛性のあるシートやパネルからなる基材（以下、保護層という）を積層させる。
【００２４】
この強靭なシートやパネルとしては、ガラスやアクリル（ＰＭＭＡ）、アクリル−スチレン（ＭＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）などが使われる。これは光線透過率の高い透明なシートパネルが良いが、全体との光学バランス、例えばシンチレーション（ぎらつき状態）減少などから拡散性を持ったシートやパネルを使用し、調整することもある。これらの最外層の保護層のさらに観察面により外部からの傷や磨耗による擦れや反射防止などから、ハードコート層や帯電による汚れなどの耐性のある帯電防止層やＡＲやＬＲやＡＧなどの反射防止層を形成するとなお効果的である。
【００２５】
ところで、本発明の透過型スクリーンは、上記構成でコントラストを低下することなく高解像度のスクリーンが得られる。これは観察側にあるＢＭ付きマイクロレンズシートのマイクロレンズが、それ自体、従来のレンチキュラーレンズと比較して、全方位に光が拡散するため観察側に近いスクリーンに拡散材など高濃度に含んだ拡散板を使用する必要が無くなる。これは特に、従来使用されてきたレンチキュラースクリーンが垂直方向に視野角がなく拡散板の拡散効果で拡げていたが、マイクロレンズではレンズ自体に拡散効果があるためまったく使わない透明な保護層で良いが、拡散板を使用しても液晶特有なシンチレーションなどを減少させるため、少量の拡散材を含んだ仕様で調整できる。そのため、従来と比較し、解像度が大幅に向上し、液晶パネルやＤＭＤパネル高精細化にともなって生じやすくなるレンズと画素のモワレも目立ちやすくなる。そのため、本発明者らは、解像度を大幅に向上させた他、モワレをさらに少なくする方法として下記の範囲に設定することによりを大幅にモワレを軽減する方法について見出し提案するものである。
【００２６】
前記フレネルレンズシートのフレネル部のピッチ（Ｆｐ）とフレネルレンズと対向する位置あるマイクロレンズのピッチ（Ｍｐ）と液晶プロジェクターにより投影される画素ピッチ（Ｇｐ）が下記式（１）〜（３）を満たすように作製する。
Ｆｐ＜Ｍｐ・・・（１）
Ｇｐ／Ｆｐ≧５．０・・・（２）
Ｇｐ／Ｍｐ≧３．１・・・（３）
【００２７】
画素ピッチＧｐがＦｐ、Ｍｐより小さい場合、Ｆｐ、Ｍｐ内に投影画像が形成されるため、レンズピッチによる画像のサンプリング効果により解像度が低減する。
本発明では、このＧｐ内に含まれるＦｐ、Ｍｐが含まれるが、含まれる数が多ければ多いほど解像度が優れる。通常、Ｆｐ、Ｍｐは、１００μｍ以下が使用される。Ｆｐ、Ｍｐ、Ｇｐの関係で、ピッチが細かい順に、Ｆｐ＜Ｍｐ＜Ｇｐになるのが最も効果的である。
【００２８】
その理由は、投射されるＧｐが最初にフレネルレンズのＦｐによりサンプリングされ、その後マイクロレンズのＭｐによりサンプリングされる。従って、高解像度を保つためには、サンプリング量を小さくする必要があり、Ｆｐ＜Ｍｐが効果的である。また、ＧｐとＭｐとの関係においては、Ｇｐ／Ｆｐ≧５．０、かつＧｐ／Ｍｐ≧３．１であるとモワレが少ない。
一般的にモワレは、規則的パターンが重なり合いその増幅効果により他のパターンが発生する。そのパターンをモワレという。モワレは、高次元になるほど見難くなる傾向がある。その高次元とは、１ピッチの中に５本以上、すなわち比率として０．２以下になれば目立たくなりモワレが少なくなる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の透過型スクリーンの実施例を挙げて本発明について説明する。
【００３０】
＜実施例１＞
プロジェクターからの投射光を、観察側に配置されたマイクロレンズシートにほぼ平行光として射出する作用をもつフレネルレンズシートは以下のようにして作製した。
最も入射側に位置するフレネルレンズ基板を拡散度５０％のＭＳ樹脂基板２ｍｍを用意し、その反対面の出射面側にはＵＶ硬化型樹脂でレンズピッチ（Ｆｐ）７５μｍのフレネルレンズを形成したフレネルレンズを作製した。
【００３１】
そのフレネルレンズシートからの出射光を受けるマイクロレンズシートは以下のようにして作製した。
マイクロレンズのピッチ（Ｍｐ）を１２０μｍの金型に紫外線硬化樹脂をコートしその上にＰＥＴフィルムを重ねＰＥＴ面からＵＶ線を照射後、型からフィルム毎剥離し、マイクロレンズを形成する。次にＰＥＴフィルムのレンズの反対面に感光性樹脂をコーティングし、レンズ面側から紫外線の平行光を照射し、マイクロレンズを通して通過した光の部分（集光部＝透過部）と光の通過しない部分（非集光部）を形成する。この光プロセスを用いることにより、非常に微細なピッチでも、入射側のマイクロレンズの光軸と同軸上に集光部が形成される。この部分は感光材にあたり光硬化する。非集光部は粘着性をもっているため墨箔の転写紙で転写すると非集光部のみ墨が転写されたＢＭが形成される。
【００３２】
この上にアクリルなどの粘着性の粘着層を形成し、最後に厚み２ｍｍの透明なＭＳ樹脂シートにラミネートする。
【００３３】
この本発明による実施例からなる透過型スクリーンとプロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が７３０μｍとなるように透過型スクリーンを設置し、モワレを評価した。その結果を表１に示す。
【００３４】
＜実施例２＞
実施例１で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が５３０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例１と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００３５】
＜実施例３＞
実施例１で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が４６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例１と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００３６】
＜実施例４＞
実施例１でフレネルレンズピッチ（Ｆｐ）を６３μｍ、マイクロレンズピッチ（Ｍｐ）を１００μｍとした以外は実施例１と同様である。その評価結果を表１に示す。
【００３７】
＜実施例５＞
実施例４で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が５３０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例４と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００３８】
＜実施例６＞
実施例４で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が４６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例４と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００３９】
＜実施例７＞
実施例４で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が３６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例４と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００４０】
＜実施例８＞
実施例１でフレネルレンズピッチ（Ｆｐ）を５０μｍ、マイクロレンズピッチ（Ｍｐ）を８０μｍとした以外は実施例１と同様である。その評価結果を表１に示す。
【００４１】
＜実施例９＞
実施例８で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が５３０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例８と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００４２】
＜実施例１０＞
実施例８で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が４６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例８と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００４３】
＜実施例１１＞
実施例８で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が３６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例８と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００４４】
＜実施例１２＞
実施例８で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が２６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例８と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００４５】
＜比較例１＞
実施例１で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が３６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例１と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００４６】
＜比較例２＞
実施例１で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が２６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例１と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００４７】
＜比較例３＞
実施例４で得られた透過型スクリーンを用いて、プロジェクションテレビとの投射距離を調整して、画素ピッチ（Ｇｐ）が２６０μｍとなるように透過型スクリーンを設置して、モワレを評価した以外は実施例４と同様に行った。その評価結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2004045587.tif 000003
【００４９】
表１より、実施例１〜１２で得られた本発明の透過型スクリーンは、モワレが認識できないかもしくは殆ど認識できない、解像度に非常に優れ、しかも高精細画像を投射しても鮮明な画像が確認された。これに対して、比較例１〜３で得られた透過型スクリーンは、モワレが発生し、高精細画像を投射しても鮮明な画像が得られなかった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明により、透過型スクリーンを構成する主要な光学要素に単位レンズが２次元配列したマイクロレンズとブラックマトリックス（ＢＭ）を組み合わせ、しかもそれぞれ使用されるレンズピッチが適正な範囲のレンズピッチで設計することで、モアレを低減した、高精細・高解像度の画像の投射を可能とし、広視野角を有する透過型スクリーンを提供することができる。
本発明の透過型スクリーンは、液晶投射型あるいはＤＬＰ投射方式のプロジェクションテレビ等に好適に用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透過型スクリーンの構成の一例を示した模式断面図である。
【符号の説明】
Ａ・・・マイクロレンズシート
Ｂ・・・フレネルレンズシート
１・・・前面板
２・・・接着層
３・・・ブラックマトリックス（ＢＭ）
４・・・感光層
５、７・・・レンズ基材
６・・・マイクロレンズ
８・・・フレネルレンズ
【図１】
2004045587.tif 000004