(57)【要約】【課題】全反射フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとを重ね合わせた透過型スクリーンにおいて、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとの擦れによる振動白粉の問題を解消する。【解決手段】透過型スクリーン１Ａが、映像光の入射側に全反射型フレネルレンズ３を備え、出射側に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を備えた第１のレンズシート２と、入射側に水平拡散レンチキュラーレンズ６を備え、出射側に光吸収層パターン７を備えた第２のレンズシート５とを、第１のレンズシート２の垂直拡散レンチキュラーレンズ４と第２のレンズシート５の水平拡散レンチキュラーレンズ６とを対向させて重ね合わせたものからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像光の入射側にフレネルレンズを備え、出射側に垂直拡散レンチキュラーレンズを備えた第１のレンズシートと、入射側に水平拡散レンチキュラーレンズを備え、出射側に光吸収層パターンを備えた第２のレンズシートとが、第１のレンズシートの垂直拡散レンチキュラーレンズと第２のレンズシートの水平拡散レンチキュラーレンズとを対向させて重ね合わされている透過型スクリーン。
【請求項２】
第１のレンズシートの垂直拡散レンチキュラーレンズのピッチが２００μｍ以下である請求項１記載の透過型スクリーン。
【請求項３】
第１のレンズシートの厚みが１．６ｍｍ以上である請求項１又は２記載の透過型スクリーン。
【請求項４】
第１のレンズシートのフレネルレンズが全反射型である請求項１乃至３のいずれかに記載の透過型スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投写型画像表示装置で使用される透過型スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
背面投写型画像表示装置には、一般に、映像光の入射側からフレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートの順で配置される透過型スクリーンが用いられる。
【０００３】
フレネルレンズシートは、等間隔で同心円状の微細ピッチのレンズからなるフレネルレンズがシート状に形成されたものであり、映像光源からの投写光がレンチキュラーレンズシートに対し略垂直な方向に揃うように偏向する凸レンズの機能を有する。フレネルレンズシートにはシートの入射面側にレンズを備える場合、出射面側にレンズを備える場合、及び入射面側と出射面側の両方にレンズを備える場合がある。
【０００４】
近年、背面投写型画像表示装置では、薄型化の要請により、透過型スクリーンに対して斜めに映像光を投写するようになっており、それに適するフレネルレンズシートとして、入射側で全反射を利用したフレネルレンズ（以下、全反射型フレネルレンズという）が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
一方、レンチキュラーレンズシートとしては、シリンドリカルレンズを縦ストライプ状に列設した水平拡散レンチキュラーレンズを映像光の入射面に形成したものが使用される。この水平拡散レンチキュラーレンズにより、フレネルレンズシートで略平行光となった映像光は、レンチキュラーレンズシートの略出射面に集光され、観察者側に拡散されている。このレンチキュラーレンズシートの出射面において、映像光の非集光部には、外光コントラストを改善するために光吸収層パターン（所謂、ブラックストライプ）が設けられる。
【０００６】
レンチキュラーレンズシートのピッチは、従来のブラウン管を映像源とした背面投写型画像表示装置においては、０．７〜０．５ｍｍであり、厚みは１〜０．７ｍｍ程度であったが、近年の、液晶表示装置（ＬＣＤ）、マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等のマイクロディスプレイを映像源とした背面投写型画像表示装置においては、より高精細の映像を得られるようにするため、レンチキュラーレンズのピッチは０．３〜０．１ｍｍ程度に小さくなっており、それに伴ってレンチキュラーレンズシートの厚みも０．３〜０．１ｍｍ程度に薄くなっている。
【０００７】
しかしながら、レンチキュラーレンズシートは、一般に合成樹脂で構成されているため、このように薄いシートに形成すると自立できない。そのため、レンチキュラーレンズシートは、透光性で剛直なシート（例えば、厚さ２ｍｍのアクリル樹脂シート）からなる前面板に貼り合せて使用されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−２０８０４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、透過型スクリーンをプロジェクションテレビに組み立て、トラック等によって販売店にまで長距離輸送すると、スクリーン面に影状の欠陥点が発生する場合がある。これは、プロジェクションテレビ内でフレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとが対向して接触したまま繰り返し振動が与えられることにより、フレネルレンズシートの刃先とレンチキュラーレンズシートのレンズ面とが擦れて粉状物が生じ、それがスクリーンに付着し、スクリーン画面上に影を生じさせるためである。このような現象を本明細書では振動白粉または白粉と呼ぶ。
【００１０】
この振動白粉は、向かい合うフレネルレンズシートのレンズ面とレンチキュラーレンズシートとのレンズ面の頂部同士がぶつかることにより生じるから、従来、入射面にフレネルレンズを備え、出射面が平坦な全反射フレネルレンズシートの平坦面をレンチキュラーレンズシートのレンズ面に対向させると、白粉の問題は生じないと考えられていた。
【００１１】
しかしながら、実際には、フレネルレンズシートとして全反射型フレネルレンズを備えたものを使用し、その平坦面をレンチキュラーレンズシートのレンズ面に対向させても、白粉の問題は解消しなかった。
【００１２】
これに対し、本発明は、フレネルレンズを備えたレンズシートと水平拡散レンチキュラーレンズを備えたレンズシートとを重ね合わせた透過型スクリーンにおいて、レンズシートの対向面の擦れによる振動白粉の問題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明は、映像光の入射側にフレネルレンズを備え、出射側に垂直拡散レンチキュラーレンズを備えた第１のレンズシートと、入射側に水平拡散レンチキュラーレンズを備え、出射側に光吸収層パターンを備えた第２のレンズシートとが、第１のレンズシートの垂直拡散レンチキュラーレンズと第２のレンズシートの水平拡散レンチキュラーレンズとを対向させて重ね合わされている透過型スクリーンを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の透過型スクリーンによれば、フレネルレンズを備えた第１のレンズシートの出射面に垂直拡散レンチキュラーレンズが設けられており、この垂直拡散レンチキュラーレンズと、第２のレンズシートの水平拡散レンチキュラーレンズが対向するので、２つのレンズシートの対向面の摩擦を低減させることができる。したがって、第１のレンズシートと第２のレンズシートが、透過型スクリーンの静置状態で接しているか、又は透過型スクリーンの搬送時の振動により接する程度に近接して設けられている場合であっても、振動白粉が生じることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
【００１６】
図１は、本発明の透過型スクリーン１Ａの一実施例の概略斜視図である。この透過型スクリーン１Ａは、映像光の入射側に全反射型フレネルレンズ３を備え、出射側に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を備えた第１のレンズシート２と、入射側に水平拡散レンチキュラーレンズ６を備え、出射側に光吸収層パターン７を備えた第２のレンズシート５とを、第１のレンズシート２の垂直拡散レンチキュラーレンズ４と第２のレンズシート５の水平拡散レンチキュラーレンズ６とを対向させて重ね合わせ、枠体（図示せず）に取り付けたもので、背面投写型画像表示装置で映像光の投写に使用される。
【００１７】
ここで、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５とが重ね合わさるとは、透過型スクリーン１Ａの静置状態において、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５の対向面が接しているか、透過型スクリーン１Ａの搬送時の振動により、対向面が容易に接する程度に近接している状態、例えば、対向面間の距離が５ｍｍ以下の状態にあることをいう。
【００１８】
第１のレンズシート２の全反射型フレネルレンズ３としては、公知のものを設けることができる。この全反射型フレネルレンズ３のピッチは０．１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度が好ましく、レンズ高さは０．１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度が好ましい。
【００１９】
第１のレンズシート２において、全反射型フレネルレンズ３の背面に設ける垂直拡散レンチキュラーレンズ４は、画面水平方向を長手方向としたシリンドリカルレンズを、横ストライプ状に列設したものである。透過型スクリーン１Ａにおいて、このように全反射型フレネルレンズ３の背面に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を設けることにより、次のような利点を得ることができる。
【００２０】
第１に、透過型スクリーン１Ａの取り扱い性が向上する。即ち、第１のレンズシート２において、全反射型フレネルレンズ３の背面に水平拡散レンチキュラーレンズを設けると、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５の対向面で、シリンドリカルレンズの長手方向の向きが共に画面垂直方向となり、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５とがレンズ長手方向以外の方向に滑りにくくなるので透過型スクリーン１Ａが取り扱い難くなる。これに対し、全反射型フレネルレンズ３の背面に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を設け、垂直拡散レンチキュラーレンズ４と水平拡散レンチキュラーレンズ６を対向させることにより、そのような滑りの問題を解消することができる。
【００２１】
第２に、第１のレンズシート２において、全反射型フレネルレンズ３の背面に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を設けることにより、第２のレンズシート５に入射する光に垂直方向に大きな拡散性を付与することができるので、第２のレンズシート５に入射した映像光の透過率を低減させることなく、画面のギラツキを低減することができる。画面のギラツキを低減するためには第２のレンズシート５に入射する光に拡散性を付与することが有効であるが、この場合に水平方向に大きな拡散性を付与すると、光吸収層パターン７で遮られる光が多くなるので映像光の透過率が低下する。
【００２２】
垂直拡散レンチキュラーレンズ４による好ましい拡散性は、より具体的には、図３（ａ）に示す垂直方向の拡散視野角範囲が、αv＝４．８〜１１．５°，βv＝５．３〜１２．６°，γv＝６．４〜１５．４°であり、水平方向の拡散視野角範囲がαh＝０〜２．５°，βh＝０〜２．７°，γh＝０〜３．５°である。ここで、αは、図３（ｂ）に示すように、輝度が１／２になる視野半値角、βは、輝度が１／３になる視野１／３値角、γは輝度が１／１０になる視野１／１０値角をいう。
【００２３】
垂直拡散レンチキュラーレンズにこのような拡散性を付与する具体的手法としては、そのレンズの形状を適宜設定する。
【００２４】
また、垂直拡散レンチキュラーレンズ４のピッチはギラツキを低減する点から、２００μｍ以下が好ましく、特に１５０μｍ以下が好ましい。
【００２５】
第１のレンズシート２の厚さは、振動白粉防止のため、１．６ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、本発明の振動白粉防止効果を大きくすることができる。即ち、振動白粉は、透過型スクリーン１Ａの振動による第１のレンズシート２と第２のレンズシート５との擦れの他に、レンズシート２，５の変形による擦れによっても生じる。例えば、反り形状を円の一部と考えれば、板厚ｔ＝２ｍｍで円周差は全周で１２．６ｍｍ（＝２πｔ：円の径に無関係）となる。ここで、図４に示すように、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５が１枚のスクリーン１の表裏の面であるとし、スクリーン１の縦寸法Ｌ1 が７００ｍｍ、スクリーン１の中央部が振動で奥行き方向（Ｌ2方向）に±１０ｍｍ動くとすれば、このスクリーンの反りはＲ＝６０００ｍｍ程度（＝円周３８０００ｍｍ）となる。したがって、このときのスクリーン面の円周差長さは±７００／３８０００×１２．６＝±０．２３ｍｍとなり、この値が振動による円周差の最大量となる。
【００２６】
このように、厚みｔが大きいほど振動による円周差が大きくなり、擦れる長さが大きくなるので、白粉が発生しやすくなる。白粉の発生のしやすさは、厚みｔの他に、擦れ合うシート材料の粘弾性、剛性等によっても異なるが、従来は、フレネルレンズシート又はレンチキュラーレンズシートの厚みを１．６ｍｍ以上とすることにより、白粉の発生が顕著に増加していた。これに対し、本発明によれば、第１のレンズシート２の厚みを１．６ｍｍ以上としても白粉の問題が生せず、従来技術に対して顕著な効果を得ることができる。
【００２７】
図１には第１のレンズシートとして全反射型フレネルレンズ３を備えたものを示したが、本発明において、第１のレンズシート２のフレネルレンズは屈折型であっても全反射型であってもよく、またそれらを混在させた複合型であってもよい。ところで、全反射型フレネルレンズは屈折型フレネルレンズに比べ、シートの反り形状に対する光学特性の劣化が顕著である。そのため、全反射型フレネルレンズシートは剛直であること、すなわちシート厚が大きいことが好ましい。一方、上述のようにシート厚が大きいほど白粉が発生しやすくなる。このため、本発明は、特に全反射型あるいは複合型フレネルレンズにおいて効果を発揮する。
【００２８】
一方、第２のレンズシート５は、ギラツキを抑制するために水平拡散レンチキュラーレンズ６のピッチを０．３ｍｍ以下、特に０．１５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】
また、第２のレンズシート５の出射面には、水平拡散レンチキュラーレンズ６の非集光部分に光吸収層パターン７を設け、これにより外光反射を防止する。
【００３０】
第２のレンズシート５の厚さは、第１のレンズシート２と同様に、変形による擦れを防止する点、及び自立性を持たせる点から、シート厚は１．６ｍｍ以上とすることが好ましい。このため、第２のレンズシート５は、図２に示す透過型スクリーン１Ｂのように、透光性で剛直な前面板８に貼り合せて用いることが好ましい。
【００３１】
第１のレンズシート２及び第２のレンズシート５の構成樹脂素材としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、スチレン樹脂、（メタ）アクリル・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル樹脂、エポキシ樹脂、およびこれらの共重合材料等の光透過性樹脂をあげることができる。
【００３２】
本発明の透過型スクリーンにおいては、振動白粉の発生をより確実になくすため、必要に応じて、対向する垂直拡散レンチキュラーレンズ４と水平拡散レンチキュラーレンズ６の一方又は双方の表面に摩擦低減剤を塗布してもよい。摩擦低減剤としては、シリコーンオイル、フッ素系オイルが好ましい。摩擦低減剤は、過度に多く塗布すると、レンズの谷部に溜まり、迷光の原因となるので、０．３〜１０ｎｍ程度の塗布厚とすることが好ましい。
【００３３】
また、垂直拡散レンチキュラーレンズ４と水平拡散レンチキュラーレンズ６の一方又は双方の表面に、表面粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  ２００１）０．２μｍ〜１０μｍの微細凹凸を形成してもよい。この場合、表面粗さＲａは、レンチキュラーレンズの頂部をレンチキュラーレンズの長手方向に計測した値をいう。このような微細凹凸の形成によっても、対向する面の摩擦を低減し、振動白粉の発生を低減することができる。
【実施例】
【００３４】
（１）第１のレンズシートの作製
ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を用いて、片面に全反射型フレネルレンズ（フレネルピッチ：０．０６ｍｍ、フレネルレンズ高さ：最大０．０６ｍｍ）を有し、反対面に垂直拡散レンチキュラーレンズ（ピッチ：５０μｍ）を有する第１のレンズシートを作製した（全厚：２．０ｍｍ、短辺反り：０ｍｍ）。
【００３５】
また、比較のため、全反射型フレネルレンズの反対面を平坦に成型する以外は上述と同様にしてフレネルレンズシートを作製した（全厚：２．０ｍｍ、短辺反り：０ｍｍ）。
【００３６】
（２）第２のレンズシートの作製
メチルメタクリレート・スチレン樹脂（スチレン樹脂含量５５重量％）を用いて、片面に水平拡散レンチキュラーレンズ（ピッチ：１５０μｍ）を有し、反対面に光吸収パターンを有するレンズシートを作製した。なお、光吸収パターンは光反応性粘着材料を使用し、水平拡散レンチキュラーレンズ側から紫外線を照射後、黒色箔をパターン転写することにより形成した。このレンズシートを、メチルメタクリレート・スチレン樹脂（スチレン樹脂含量５５重量％）からなる厚さ１．８５ｍｍの前面板と貼り合わせ、第２のレンズシートを得た（全厚：２．０ｍｍ、短辺反り：２０ｍｍ（映像光源側に凸）、水平拡散レンチキュラーレンズの表面粗さＲａ＝０．０６μｍ）。
【００３７】
（３）透過型スクリーンの作製と振動試験
（１）の第１のレンズシートと（２）の第２のレンズシートとを、垂直拡散レンチキュラーレンズと水平拡散レンチキュラーレンズとが対向するように重ね合わせ、実施例の透過型スクリーンを作製した。また、第１のレンズシートに代えて、比較用のフレネルレンズシートと第２のレンズシートとを、平坦面と水平拡散レンチキュラーレンズとが対向するように重ね合わせて比較例の透過型スクリーンを作製した。
【００３８】
実施例、比較例の各透過型スクリーンに対して、振動試験（Ｇｒｍｓ＝０．５１００、ＡＳＴＭ：Ｄ４７２８  ｔｒａｃｋ）を、温度−１０℃で６時間行い、プロジェクションテレビ（三星電子株式会社製ＳＶＰ−５０Ｌ２ＨＸ）に取り付け、全白画面表示状態で、スクリーンから１．５ｍ離れた正面から目視で輝度ムラを観察した。
【００３９】
その結果、実施例の透過型スクリーンには振動白粉がなく、輝度ムラが観察されなかったが、比較例の透過型スクリーンには振動白粉があり、輝度ムラが観察された。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の透過型スクリーンは、プロジェクションテレビ等の背面投写型画像表示装置で有用となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例の透過型スクリーンの概略斜視図である。
【図２】実施例の透過型スクリーンの概略斜視図である。
【図３】垂直方向及び水平方向の拡散視野角の説明図である。
【図４】振動によるスクリーンの変形量の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１Ａ、１Ｂ    透過型スクリーン
２    第１のレンズシート
３    全反射型フレネルレンズ
４    垂直拡散レンチキュラーレンズ
５    第２のレンズシート
６    水平拡散レンチキュラーレンズ
７    光吸収層パターン
８    前面板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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