(57)【要約】【課題】透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイにおいて、解像度や明るさを良好に保ちつつ、シンチレーションを低減することができるようにする。【解決手段】透過型スクリーン２０を、投射光を略平行光にするフレネルレンズシート３０と、シリンドリカルレンズ４３の集光成分以外を遮光するＢＳ層４５が設けられたレンチキュラーレンズシート４０とからなり、フレネルレンズシート３０に第３拡散層３３が、レンチキュラーレンズシート４０に、第１拡散層４９、第２拡散層４８が設けられ、第１拡散層４９の拡散度合いが、レンチキュラーレンズシート４０の他の拡散層および第３拡散層３３よりも大きく、かつレンチキュラーレンズシート４０の各拡散層における光拡散材と光拡散基材との屈折率差が、フレネルレンズシート３０の第３拡散層３３の屈折率差に比べて小さい構成とする。【選択図】図２
2007140112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から投射される投射光を略平行光にするフレネルレンズシートと、該フレネルレンズシートにより略平行光とされた投射光を発散させる複数のレンズが配列され、該複数のレンズの近傍に遮光層が設けられた光拡散レンズアレイシートとを有し、前記フレネルレンズシートおよび前記光拡散レンズアレイシートに、光拡散材を光拡散基材中に分散させた拡散層をそれぞれ設けた透過型スクリーンであって、
前記光拡散レンズアレイシートの拡散層が、最も観察側に位置する第１拡散層と前記光拡散レンズアレイシートの前記遮光層に最も近接して設けられた第２拡散層とを少なくとも含む複数の拡散層からなり、
前記第１拡散層の拡散度合いが、前記光拡散レンズアレイシートの他の拡散層および前記フレネルレンズシートの拡散層のいずれの拡散度合いよりも大きく、
かつ、前記光拡散レンズアレイシートの各拡散層における前記光拡散材と前記光拡散基材との屈折率差が、前記フレネルレンズシートの拡散層の前記光拡散材と前記光拡散基材との屈折率差に比べて小さい構成としたことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】
前記第２拡散層の拡散度合いが、前記フレネルレンズシートの拡散層の拡散度合いよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の透過型スクリーンを備えることを特徴とする投射型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透過型スクリーンを備えた投射型ディスプレイとして、リアプロジェクションテレビが知られている。近年では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）などの薄型の大型ディスプレイに対抗し、ＭＤ方式プロジェクションテレビが台頭してきている。ＭＤ方式プロジェクションテレビは、例えばＬＣＤやＬＣＯＳ（LCD on Silicon；反射型液晶パネルの一種）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などの表示デバイスを用いて変調された投射光を透過型スクリーンのリア側から投射するものである。
このＭＤ方式プロジェクションテレビは、４０インチ以上の大型化が容易であり、デジタル表示のため画質も良好で、ディスプレイ本体のコストも比較的安価に製造できるため、今後の家庭用の大型ディスプレイとして大変注目されている。
一方、ＭＤ方式プロジェクションテレビの表示デバイスは、最近では、例えば０．７インチサイズなどが使われるなど小型化が著しく、しかも、例えば４０インチ以上の大画面に投射するために投射倍率がますます増大している。
そのため、表示デバイスの投射レンズの瞳径が小さくなり、いわゆるシンチレーションがますます目立ちやすくなってきている。シンチレーションとは、観察者の視点により投射画像に含まれない微小スポット状の高輝度光が観察され、ちらついたり、ざらつき状のぎらぎらした画像が見えたりする現象である。
【０００３】
このようなＭＤ方式プロジェクションテレビなどの投射型ディスプレイに用いられる透過型スクリーンは、入射光の方向を整えて略平行光として出射するフレネルレンズシートと、適度の視野角を持たせるためにフレネルレンズシートからの出射光を、例えば水平、垂直方向に配置されたシリンドリカルレンズ群などにより拡散させるレンチキュラーレンズシート（シリンドリカルレンズ群が一方向に並列されてなる構成に限らず、シリンドリカルレンズ群が複数方向に並列されてなる構成や、単位レンズが２次元配列されてなる構成など、各種タイプの光拡散レンズアレイシートを含む）とを備えている。
そしてフレネルレンズシートおよび前記レンチキュラーレンズシート中に、輝度ムラやシンチレーションなどを低減するために透過光を拡散させる拡散層が設けられている。
例えば、特許文献１には、光の集光または拡散等の光学的機能を有するレンズシートまたは光学シートを備えた透過型スクリーンにおいて、光の透過方向に分離した少なくとも２つの拡散部を有し、光源側に近い拡散部は第１基材中に第１拡散性微粒子が添加され、観察側に近い拡散部は第２基材中に第２拡散性微粒子が添加され、第１の拡散性微粒子と第１基材との屈折率差が、第２拡散性微粒子と第２基材との屈折率差よりも小さいものが記載されている。
特許文献１の記載によれば、拡散部が光源光の持つ可干渉性を消すように光源光を拡散させるため、シンチレーションやスペックル等の問題を解消できるとされている。また複数の拡散層を光の透過方向に離間して配置することにより、それぞれの拡散層の拡散度合いを小さくしつつ、シンチレーションの向上を図ることができるため、解像度の低下や映像の明るさの低下を抑えた状態でシンチレーションを改善できるとされている。
また、特許文献２には、光の集光または拡散等の光学的機能を有するレンズシートまたは光学シートを備えた透過型スクリーンにおいて、光源側に位置するレンズシートまたは光学シートの拡散部が、観察側に位置するレンズシートまたは光学シートの拡散部に比べて光の拡散の度合いが小さいものが記載されている。そして拡散性微粒子と基材との屈折率差において、特許文献１と共通する実施例が記載されている。
特許文献３には、光拡散材が樹脂中に分散混合されてなる光拡散層を有する光拡散基板において、光拡散材の分散される濃度が、厚さ方向で２層以上に異なる光拡散層を有する透過型スクリーンが記載されている。各層間の光拡散材の濃度は、光源側に比べて観察側が高濃度のものと低濃度のものとが両方記載されているが、観察側の分散濃度を低濃度とする方が好ましいとされている。
【特許文献１】特許第３４６５９０６号公報（図２、８）
【特許文献２】特許第３６０６８６２号公報（図２、８）
【特許文献３】特開２００２−２３６３１９号公報（図１、３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の透過型スクリーンおよびそれらを用いた投射型ディスプレイには、以下のような問題があった。
特許文献１、２に記載の技術では、拡散層を複数設け、それらを光の透過方向に沿って複数箇所に配置するのでトレードオフの関係にある映像の解像度や明るさの劣化とシンチレーションなどの改善との間のバランスが取りやすくなるものの、拡散層の拡散性微粒子と基材との屈折率差の大小関係の設定が不適切なため、シンチレーションが十分改善されないおそれがあるという問題がある。
これらの技術では、光源側に近い拡散層における拡散性微粒子と基材との屈折率差を、観察側に近い拡散層における拡散性微粒子と基材との屈折率差よりも小さくし、光源側から観察側に向かう方向に屈折率差および拡散度合いが増大する構成としている。そのため、光が漸次拡散されていくのでそれぞれの拡散層の配置間隔が短い場合と実質的に同等となる。その結果、複数の拡散層を光の透過方向に離間することで得られるシンチレーションの低減作用の効率が悪くなるものである。
特許文献３に記載の技術では、光拡散材の分散される濃度が２層以上に異なる光拡散層を備えるため、各層での光の拡散度合いが可変され、全体としてシンチレーションが低減されているものの、光拡散材が分散される濃度のみを変えるため、解像度や明るさの低下とシンチレーションの低減とのトレードオフの関係のバランスを取るのが難しいという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、解像度や明るさを良好に保ちつつ、シンチレーションを低減することができる透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、光源から投射される投射光を略平行光にするフレネルレンズシートと、該フレネルレンズシートにより略平行光とされた投射光を発散させる複数のレンズが配列され、該複数のレンズの近傍に遮光層が設けられた光拡散レンズアレイシートとを有し、前記フレネルレンズシートおよび前記光拡散レンズアレイシートに、光拡散材を光拡散基材中に分散させた拡散層をそれぞれ設けた透過型スクリーンであって、前記光拡散レンズアレイシートの拡散層が、最も観察側に位置する第１拡散層と前記光拡散レンズアレイシートの前記遮光層に最も近接して設けられた第２拡散層とを少なくとも含む複数の拡散層からなり、前記第１拡散層の拡散度合いが、前記光拡散レンズアレイシートの他の拡散層および前記フレネルレンズシートの拡散層のいずれの拡散度合いよりも大きく、かつ、前記光拡散レンズアレイシートの各拡散層における前記光拡散材と前記光拡散基材との屈折率差が、前記フレネルレンズシートの拡散層の前記光拡散材と前記光拡散基材との屈折率差に比べて小さい構成とする。
この発明によれば、光源から投射される投射光がフレネルレンズシートを透過し、フレネルレンズシートに設けられた拡散層により拡散されつつ、略平行光にされる。そして、略平行光とされた投射光が光拡散レンズアレイシートを透過し、光拡散レンズアレイシートに設けられた複数のレンズにより集光された後、発散される。そして、その投射光が、光拡散レンズアレイシートから出射するまでの間に、光拡散レンズアレイシートに設けられた第２拡散層、第１拡散層を含む複数の拡散層により拡散され、視野角を持つ透過光として出射される。
そして、最も観察側に位置する第１拡散層の拡散度合いが、光拡散レンズアレイシートの他の拡散層およびフレネルレンズシートのいずれの拡散度合いよりも大きいため、第１拡散層の拡散以前での拡散度合いが低減される。すなわち、フレネルレンズシートの非平行光成分が低減され、光拡散レンズアレイシートの複数のレンズで集光される成分が増える。そのため、遮光層でけられる成分が減って光利用効率が良好となり、明るさの劣化が抑制される。
そして、第１拡散層と、フレネルレンズシートの拡散層との間で、光の透過方向に離間した拡散層の対を構成することにより、シンチレーションを低減することができる。
その際、相対的に拡散度合いが大きい光拡散レンズアレイシートの拡散層において、光拡散材と光拡散基材との屈折率差（以下、本明細書では、特に断らない限り、単に屈折率差と略称する）を相対的に小さくするので、光拡散レンズアレイシートの拡散層の光拡散材の分散濃度が相対的に増大され、光拡散材を通過しないで光拡散基材中を直進して高輝度で抜ける光の成分が低減される。そのため、シンチレーション特有のぎらつきにつながる輝度ムラを抑制することができる。
また、光拡散レンズアレイシートにおいて、投射光がいったん集光される遮光層に隣接した開口部に近接して、第２拡散層を設けるので、投射光が複数のレンズによる焦点位置近傍で拡散される。そのため、第１拡散層のみで拡散する場合または遮光層から離れた位置でのみ拡散する場合に比べて画像のボケを低減し、良好な解像度を得ることができる。
なお、拡散度合いは、例えばヘイズ（haze）値（単位、％）によって表すことができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、前記第２拡散層の拡散度合いが、前記フレネルレンズシートの拡散層の拡散度合いよりも小さい構成とする。
この発明によれば、拡散度合いの大きさが、第１拡散層＞フレネルレンズシートの拡散層＞第２拡散層の関係になり、シンチレーションの低減に最も効果的な第１拡散層の拡散度合いを最大にし、解像度や明るさに影響しやすいフレネルレンズシートの拡散層、第２の拡散層の拡散度合いを抑制するので、拡散度合いを効率的な設定とすることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、投射型ディスプレイにおいて、請求項１または２に記載の透過型スクリーンを備える構成とする。
この発明によれば、請求項１または２に記載の透過型スクリーンを備えるので、請求項１または２に記載の発明と同様な作用効果を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイによれば、光拡散レンズアレイシートの最も観察側の第１拡散層の拡散度合いを、遮光層に最も近接した第２拡散層の拡散度合いおよびフレネルレンズシートの拡散層の拡散度合いより大きくするともに、光拡散レンズアレイシートの拡散層の光拡散材と光拡散基板との屈折率差を、フレネルレンズシートの拡散層の光拡散材と光拡散基板との屈折率差より小さくするので、明るさを良好に保ちつつ、シンチレーションを低減することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１１】
本発明の実施形態に係る透過型スクリーンおよび投射型ディスプレイについて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る投射型ディスプレイについて説明するための投射光学系の光軸を含む模式断面説明図である。図２は、本発明の実施形態に係る透過型スクリーンの概略構成について説明するための図１における紙面垂直方向に沿う断面説明図である。図３は、本発明の実施形態に係る透過型スクリーンの詳細構成について説明するために模式的に表した図２の部分拡大図である。なお、これらの図面は模式図のため、形状や寸法は誇張されているものである（以下も同じ）。
【００１２】
本実施形態のリアプロジェクションテレビ１０（投射型ディスプレイ）は、図１に示すように、筐体１１と、前面側（図１の右側）を筐体１１の外部へ露出させるとともに背面側（図１の左側）を筐体１１の内部へ露出させた略長方形平板状をなす透過型スクリーン２０と、筐体１１内に配置され、透過型スクリーン２０の背面に対して投射光を投射する光源としてのプロジェクタ１２と、同じく筐体１１内に配置され、プロジェクタ１２から投射される投射光の光路を偏向させる、例えば２枚の反射鏡１３、１４とを備えている。
プロジェクタ１２は、適宜のプロジェクタを採用することができるが、例えばＬＣＤやＬＣＯＳ（LCD on Silicon；反射型液晶パネルの一種）、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）などの表示デバイスを用い、画像信号に応じて変調された投射光を透過型スクリーンのリア側から投射するＭＤ方式のプロジェクタを好適に採用することができる。
なお、以下では、方向を参照する便宜のため、リアプロジェクションテレビ１０の通常の配置姿勢および鑑賞者の鑑賞姿勢に基づいて、図１の上下方向をスクリーンの上下方向（垂直方向）、図１の紙面垂直方向をスクリーンの左右方向（水平方向）と称する場合がある。
【００１３】
ここで、反射鏡１３、１４による偏向がない場合には、プロジェクタ１２の配置位置は、図１における２点鎖線の位置と光学的に等価となっており、以下では、特に断らない限りこのような光学配置に基づいて説明する。
すなわち、後述するフレネルレンズシート３０のレンズ光軸に一致する透過型スクリーン２０の光軸Ｐ１は、透過型スクリーン２０の中心Ｐ２より下方に平行移動された位置にあり、プロジェクタ１２は、光軸Ｐ１上において透過型スクリーン２０の入射面から背面側（図１の左側）に所定距離だけ離して配置されている。
【００１４】
透過型スクリーン２０は、図２に示すように、入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ部３１を有するフレネルレンズシート３０と、このフレネルレンズシート３０からの出射光をスクリーンの左右方向（図２の上下方向）および上下方向（図２の紙面垂直方向）に拡散させるレンズ部４４を有する光学部材であるレンチキュラーレンズシート４０（光拡散レンズアレイシート）とを備えている。
これらフレネルレンズシート３０、レンチキュラーレンズシート４０は、透過型スクリーン２０の背面側（図２の左側）から前面側（図２の右側）にかけて順次配置されているとともに、互いに略平行に配置されている。以下では、図示左右方向のうち、フレネルレンズシート３０側方向を光源側方向、レンチキュラーレンズシート４０側方向を観察側方向とそれぞれ称することにする。すなわち、本実施形態では、投射光は光源側から観察側に向けて透過する。
ここで、図２は模式図のため、フレネルレンズ部３１とレンズ部４４とは互いに離間されているように描かれているが、あまり離間させると画像にボケが生じるので、なるべく近接させ、当接して互いに支持し合うことができる構成とすることが好ましい。
【００１５】
フレネルレンズシート３０は、図２に示すように、投射光の入射側から、第３拡散層３３（フレネルレンズシートの拡散層）、基板部３２、フレネルレンズ部３１が順次配置され、第３拡散層３３とフレネルレンズ部３１とが、基板部３２の表裏の接合面に接合されているものである。そして、フレネルレンズ部３１はレンチキュラーレンズシート４０と対向して配置されている。
【００１６】
第３拡散層３３は、入射する投射光を透過しつつ光拡散させるためのもので、例えば光拡散性を有する層状、板状またはシート状に形成された光拡散層または光拡散部材を採用することができる。本実施形態では、図３に示すように、例えば、透明な基材３３ａ（光拡散基材）の内部に基材３３ａに対して屈折率が異なるフィラー３３ｂ（光拡散材）が分散された樹脂を基板部３２に積層している。
本実施形態の第３拡散層３３の拡散度合いＨ３３は、ヘイズ値で、５０％〜７０％の値に設定する。拡散度合いは、拡散層の処方を設定することによって、上記の範囲から適宜設定することができる。
また、第３拡散層３３の基材３３ａとフィラー３３ｂとのぞれぞれの材質を適宜選択することにより、屈折率差ΔｎＦ＝｜ｎ３３ａ−ｎ３３ｂ｜を、例えば、０．０３〜０．１０の範囲とすることが好適である。ここで、ｎ３３ａ、ｎ３３ｂは、それぞれ基材３３ａ、フィラー３３ｂの屈折率である。
基材３３ａの材質としては、適宜の透明樹脂を採用することができるが、例えば、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂（ＭＳ樹脂）を好適に採用することができる。例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）を６０％含むＭＳ樹脂で、ｎ３３ａ＝１．５３のものを採用することができる。
フィラー３３ｂの材質としては、基材３３ａと屈折率が異なる適宜のフィラーを採用することができる。例えば、平均粒径１０μｍ、ｎ３３ｂ＝１．５０の有機フィラーを好適に採用することができる。この場合、ΔｎＦ＝０．０３である。また、基材３３ａとしてＭＳ樹脂で、ｎ３３ａ＝１．５７のものを採用し、フィラー３３ｂとして、ｎ３３ｂ＝１．４７の有機フィラーを採用すると、ΔｎＦ＝０．１０である。
【００１７】
なお、光拡散には、拡散層の内部の光拡散材による起こる内部拡散と、拡散層の入出射面の凹凸により発生する外部拡散とがある。入出射面の凹凸は、例えばマット加工などにより意図的に形成する凹凸と、基材から光拡散材が露出して形成される凹凸とがある。
シンチレーションを低減するには、内部拡散、外部拡散のいずれも効果があるので、本実施形態の拡散層はいずれも、必要な拡散度合いを実現するために入出射面に適宜の凹凸を設けた構成としてもよい。
光拡散材の露出による凹凸レベルは、光拡散材として、有機フィラーのように球状となるものと、無機フィラーなどの不定形状となるものとを混合して用いることで制御することができる。例えば、上記のフィラー３３ｂに代えて、有機系の樹脂ビーズと、タルクやガラスビーズなどの無機系フィラーとを適宜の配合比で混合したものを採用するとよい。
ただし、外部拡散は、入出射面での光量損失を招くので、光効率の点から、上記のように凹凸を制御して、外部拡散に比べて内部拡散の方が大きくなる設計とすることが好ましい。本実施形態では、上記のような混合系フィラーにより外部拡散を付加する場合、例えば、十点平均粗さＲｚ＝３〜６程度の凹凸レベルが好ましい。
【００１８】
基板部３２は、フレネルレンズ部３１を支持するための光透過性の基板である。そして、第３拡散層３３が形成された面の裏面側に、フレネルレンズ部３１が形成されている。
基板部３２の材質としては、透明な板部材であればどのような材質でもよいが、例えば、ＭＳ樹脂などを好適に採用することができるが、ガラスなどの基板も採用することができる。
【００１９】
フレネルレンズ部３１は、光軸を含む断面が光軸に対称な略鋸歯状の形状に形成され、光軸方向から見ると、光軸Ｐ１（図２参照）を中心とする同心円状に配置され、輪帯を形成しているものである。
鋸歯状のレンズ面は、設計条件に応じて、例えば凸レンズの一部を形成する球面や非球面などレンズ面と、光軸Ｐ１に沿う略円筒面とからなり、焦点位置に配置されたプロジェクタ１２から出射された投射光を略平行光にできるようになっている。
【００２０】
フレネルレンズシート３０は、例えば、次のようにして製造することができる。
まず、フレネルレンズ部３１の形状を成形するための金型に、例えば紫外線硬化樹脂を供給する。そして、一方の面に第３拡散層３３を形成した基板部３２をその他方の面が紫外線硬化樹脂に密着するように配置し、必要に応じて、例えばローラなどにより基板部３２を押圧して、余分な紫外線硬化樹脂を排出する。その状態で基板部３２を通してＵＶ照明光源から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。そして、紫外線硬化樹脂が硬化した後、金型から脱型する。このようにして、金型の形状が転写されたフレネルレンズ部３１が、基板部３２上に形成される。
【００２１】
次に、レンチキュラーレンズシート４０について説明する。
レンチキュラーレンズシート４０は、図３に示すように、フレネルレンズシート３０側から、レンズ部４４、レンズ基板４２、ブラックストライプ（ＢＳ）層４５（遮光層）、粘着層４６、第２拡散層４８（光拡散レンズアレイシートの拡散層）、第１拡散層４９（光拡散レンズアレイシートの拡散層）、透明層５０、表面コート層５１が略この順に層状に配置される。
【００２２】
レンズ部４４は、略半円柱状をなす複数のシリンドリカルレンズ４３が互いに略平行に配列され、上下方向（垂直方向、図示の紙面垂直方向）に延されたもので、レンチキュラーレンズシート４０の入射面を構成している。
このような構成により、フレネルレンズシート３０から出射される投射光をスクリーンの左右方向（水平方向、図示の上下方向）に集光後、左右方向に拡散しながら第２拡散層４８に向けて出射できるようになっている。
【００２３】
ＢＳ層４５は、表面に複数のシリンドリカルレンズ４３が設けられたレンズ基板４２の裏面側において、各シリンドリカルレンズ４３による非集光部を、シリンドリカルレンズ４３の母線方向に沿ってストライプ状に延された光吸収帯により適宜範囲だけストライプ状に遮光するブラックストライプを形成したものである。そして、各ＢＳ層４５の間には、第２拡散層４８を接合するための接着層を兼ねた光透過性の粘着層４６が設けられている。粘着層４６は、薄層に形成されるので、ＢＳ層４５と第２拡散層４８とは、きわめて接近した近傍位置に設けられる。シリンドリカルレンズ４３の焦点位置は、ＢＳ層４５によるケラレが生じない範囲で、光透過部４７の範囲、あるいは光透過部４７と第２拡散層４８とが接する境界面の近傍位置に設定される。
そのため、シリンドリカルレンズ４３によって集光された投射光は、光透過部４７内あるいは光透過部４７と第２拡散層４８との境界面の近傍で、結像されてから、発散光として伝搬し、第２拡散層４８に向けて進むようになっている。
【００２４】
第２拡散層４８は、光透過部４７を透過する投射光を、第１拡散層４９で拡散される前に、投射光を焦点位置の近傍で拡散させるためのものである。本実施形態では、厚さ方向に光拡散材を分散させた光拡散性の板状部材を採用することができる。
本実施形態では、図３に示すように、例えば、透明な基材４８ａ（光拡散基材）の内部に基材４８ａに対して屈折率が異なるフィラー４８ｂ（光拡散材）が分散された樹脂を厚さｔの板状に成形している。そのため光透過部４７を透過した投射光を光透過部４７との境界面から拡散が始まり、厚さｔ内で拡散が進行する。
厚さｔは、シンチレーションを抑制するために第１拡散層４９の配置位置を第３拡散層３３から適度に離間させるとともに、第２拡散層４８がレンチキュラーレンズシート４０に適度の剛性を持たせる支持基板として機能するような厚さに設定される。例えば、基材４８ａがＭＳ樹脂の場合、０．５ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍ程度が好適である。
【００２５】
第２拡散層４８の拡散度合いＨ４８は第３拡散層３３、第１拡散層４９の拡散度合いＨ３３、Ｈ４９より小さく、基材４８ａとフィラー４８ｂとの屈折率差ΔｎＬ２＝｜ｎ４８ａ−ｎ４８ｂ｜は、第３拡散層３３の屈折率差ΔｎＦより小さくかつ第１拡散層４９の屈折率差ΔｎＬ１と略同等に設定する。
本実施形態では、例えば、拡散度合いＨ４８は、ヘイズ値で、１０％〜３０％の値に設定することが好適である。例えば、Ｈ４８＝２０％に設定する。
基材４８ａの材質としては、適宜の透明樹脂などを採用することができるが、例えば、ＭＳ樹脂を好適に採用することができる。例えば、ＭＭＡを６０％含むＭＳ樹脂で、ｎ４８ａ＝１．５３の材質を採用することができる。
フィラー４８ｂの材質としては、基材４８ａと屈折率が異なる適宜のフィラーを採用することができる。例えば、平均粒径１０μｍ、ｎ４８ｂ＝１．５５の有機フィラーを好適に採用することができる。
この場合、ΔｎＬ２＝０．０２である。
【００２６】
第１拡散層４９は、レンチキュラーレンズシート４０の最も観察側に設けられた拡散層であり、第２拡散層４８の観察側の面に形成され、第２拡散層４８で水平、垂直方向に拡散された投射光を、必要な視野角の範囲に拡散させるために設けられている。
シンチレーションを低減するには、第３拡散層３３と第１拡散層４９との層間距離を１ｍｍ以上とすることが好ましい。
本実施形態では、図３に示すように、例えば、透明な基材４９ａ（光拡散基材）の内部に基材４９ａに対して屈折率が異なるフィラー４９ｂ（光拡散材）が分散された樹脂を第２拡散層４８にコーティングしている。
本実施形態の第１拡散層４９の拡散度合いＨ４９は、ヘイズ値で、７０％〜９０％の値に設定する。拡散度合いの大きさは、第３拡散層３３と同様にして上記範囲に設定することができる。例えば、Ｈ４９＝８５％に設定する。
また、第１拡散層４９の基材４９ａとフィラー４９ｂとのぞれぞれの材質を適宜選択することにより、屈折率差ΔｎＬ１＝｜ｎ４９ａ−ｎ４９ｂ｜を、例えば、０．０１〜０．０３の範囲とすることが好適である。ここで、ｎ４９ａ、ｎ４９ｂは、それぞれ基材４９ａ、フィラー４９ｂの屈折率である。
基材４９ａ、フィラー４９ｂの材質としては、適宜の透明樹脂を採用することができるが、本実施形態では、基材４８ａ、フィラー４８ｂと同じ材質としている。そのため、ΔｎＬ１＝０．０２である。
【００２７】
なお、第３拡散層３３、第２拡散層４８、第１拡散層４９の好適な厚さは、それぞれ５０μｍ〜３００μｍ、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、５０μｍ〜３００μｍの範囲内で設定され、第３拡散層３３と第１拡散層４９との好適な距離は、０．８ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内で設定される。
【００２８】
透明層５０は、第１拡散層４９の観察側の表面にフィラー４９ｂが露出することで形成される微細な凹凸を平滑化し、表面コート層５１の形成を容易にするためのものである。例えば、ＭＳ樹脂などのアクリル系共重合樹脂を、第１拡散層４９上に厚さ５０μｍ〜３００μｍで、共押出し成形、またはコーティングするなどして形成することができる。
【００２９】
表面コート層５１は、透過型スクリーン２０の表面性を良好に仕上げるために必要に応じて設けられる種々のコート層である。例えば、鉛筆硬度３Ｈ以上程度の表面の耐擦傷性を付与するためのハードコート（ＨＣ）層や、写り込み防止のためのアンチグレア（ＡＧ）層、埃付着防止のための帯電防止（ＡＳ）層など機能を有するコート層を、単層または複数層により形成したものである。
【００３０】
次に、本実施形態のリアプロジェクションテレビ１０の作用について、透過型スクリーン２０の作用を中心に説明する。
プロジェクタ１２から出射された投射光は、図１に示すように、反射鏡１３、１４により偏向され、透過型スクリーン２０に対して斜め下側から投射される。そして、フレネルレンズシート３０の第３拡散層３３に入射し、フィラー３３ｂが分散された第３拡散層３３内で、屈折、反射作用を受けて光拡散され、基板部３２内を透過する。
基板部３２を透過した投射光は、第３拡散層３３の拡散度合いに応じて拡散し、基板部３２の板厚分だけ拡散が進行した状態で、フレネルレンズ部３１に入射する。そして、フレネルレンズ部３１の屈折作用を受けて略平行光とされ、レンチキュラーレンズシート４０に向けて光軸Ｐ１に略平行方向に出射される。
【００３１】
レンチキュラーレンズシート４０に入射した投射光は、レンズ部４４によりスクリーンの左右方向（水平方向）に集光されて、ストライプ状とされる。そしてＢＳ層４５により不要な非集光成分が遮光され、集光成分が光透過部４７を透過する。投射光は、シリンドリカルレンズ４３の焦点位置に応じて、光透過部４７内、または粘着層４６と光透過部４７の境界面近傍で、線状に結像された後、スクリーンの左右方向への発散光となる。
投射光が、第２拡散層４８に入射すると、スクリーンの左右方向にさらに拡散されるとともに、上下方向（垂直方向）にも拡散され、第２拡散層４８の厚さｔ内で、第２拡散層４８の拡散度合いに応じて徐々に拡散が進行し、第１拡散層４９に到達する。
拡散光が第１拡散層４９に到達すると、第１拡散層４９の拡散度合いに応じて、相対的に最も拡散され、透明層５０、表面コート層５１を透過して、レンチキュラーレンズシート４０の外部に出射される。
このため、透過型スクリーン２０から観察側に、スクリーンの法線方向に対して、上下方向および左右方向にそれぞれ所定角度範囲に拡散する投射光が出射され、透過型スクリーン２０の前面で、所定の視野角の範囲内で投射光を鑑賞することが可能となる。
【００３２】
本実施形態では、透過型スクリーン２０に複数の拡散層を設け、それぞれに拡散度合いを分配することにより、解像度、コントラストや明るさを良好に保ちつつシンチレーションを低減することが可能となっている。
まず、フレネルレンズシート３０側に設けられた第３拡散層３３は、拡散度合いが大きすぎると、投射光の像のボケが生じて解像度に影響するとともに、拡散によりＢＳ層４５で遮光される非集光成分が増えて光効率が悪化し、コントラストや明るさが低下する。
そこで、そのような解像度、コントラストや明るさの低下を防止するため、第３拡散層３３の拡散度合いＨ３３は、第１拡散層４９のＨ４９よりも小さくしている。レンチキュラーレンズシート４０には第２拡散層４８もあるので、これは、フレネルレンズシート３０側の拡散層による拡散度合いをレンチキュラーレンズシート４０側の拡散層による拡散度合いよりも確実に小さくすることができる設定になっている。
【００３３】
一方、同じ拡散度合いでも、一定の拡散角範囲に均等的に拡散される分布（以下、「均等分布タイプ」と称する）より、一定の拡散角範囲の周辺側に拡散される量が少なく、中心値近傍側に集中的に拡散される分布（以下、「集中分布タイプ」と称する）の方が、ＢＳ層４５で遮光される非集光成分が少なくなるため光量損失が減って光効率を向上することができる。
この原理にしたがって光効率を向上するため、本実施形態では、Ｈ３３＜Ｈ４９、かつΔｎＦ＞ΔｎＬ１となるように設定している。
一般に光拡散材と光拡散基材との屈折率差が大きいほど、それぞれの界面での屈折作用または反射作用が大きくなり、拡散角が広がる。そのため、同じ拡散度合いであれば、屈折率差が大きいほど、光拡散材の分散濃度は低く、光拡散材間の間隔が広くなるものである。
本実施形態では、Ｈ３３＜Ｈ４９であることと相俟って、拡散度合い同等の場合以上に、そのような屈折率差による光拡散材間の間隔差が現われる結果、第３拡散層３３はフィラー３３ｂの分散濃度が低い相対的な疎状態であり、第１拡散層４９はフィラー４９ｂの分散濃度が高い相対的な密状態になっている。
よって、第３拡散層３３を透過する投射光は、相対的に集中分布タイプの拡散を受けて、フレネルレンズ部３１で非平行成分となり、ＢＳ層４５でけられることになる拡散角が大きな部分が少ない状態でシリンドリカルレンズ４３に入射し、第１拡散層４９によって最終的に必要な視野角に相当する拡散が行われる。そのため、拡散における光効率が向上される。
【００３４】
次に、このような構成のシンチレーション低減作用について説明する。
シンチレーションは、もともとの画像にない微小スポット状の高輝度光が観察され画像にちらつき、ぎらつきがあると感じられる現象である。主な原因は、透過型スクリーン内の光学素子の製作誤差や微小な欠陥などにより正規の光路から外れた光束が視野角の範囲の特定方向に出射されて形成される微小な輝度ムラにあると考えられる。
本実施形態では、上記のように、最も観察側の拡散層である第１拡散層４９の拡散度合いＨ４９を他の拡散層の拡散度合いよりも大きく設定するとともに、第１拡散層４９をフィラー４９ｂの分散濃度が高い相対的な密状態としている。そのため、特定方向に向かう微小スポット状の高輝度光が、第１拡散層４９に到達するまでの間に発生しても、第１拡散層４９で均等分布タイプの強い拡散が行われるので、観察側の特定方向に高輝度光が出射されにくくなり、第３拡散層３３で投射光がある程度拡散されていることと相俟って、シンチレーションが低減される。
【００３５】
一方、第１拡散層４９は所望の視野角を実現しなければならない。すなわち、シンチレーションを解消するために拡散度合いを高めすぎると、不要な範囲にまで視野角が拡がり、観察側で光量ゲインが低下して暗い画像となってしまう。また、第３拡散層３３と第１拡散層４９の間隔を広げるほどシンチレーション低減効果が向上するが、その分、第１拡散層４９がシリンドリカルレンズ４３の焦点位置から遠ざかり、画像ボケが起こりやすくなる。
そこで、本実施形態では、レンチキュラーレンズシート４０において拡散度合いＨ４８が、Ｈ４８＜Ｈ３３の第２拡散層４８を設けて、第１拡散層４９の拡散作用の一部を分担できるようにする。また、第２拡散層４８を、ＢＳ層４５に近接して設けることにより、ＢＳ層４５に挟まれた光透過部４７で集光されたシリンドリカルレンズ４３の焦点位置近傍にある投射光を第２拡散層４８の入射面で拡散することができる配置としている。
そのため、第１拡散層４９の拡散による視野角を必要以上に広げることなく、シンチレーションを抑制することができ、しかも焦点位置から離れた位置でシリンドリカルレンズ４３による発散が進んだ状態で第１拡散層４９のみにより拡散する場合に比べて画像ボケが少なくなる。したがって、シンチレーションの抑制と解像度の向上とを両立することができる。
このとき、第２拡散層４８の入射面をシリンドリカルレンズ４３の焦点位置と一致させれば、画像ボケが最小限に抑えられるのでより好ましい。
【００３６】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図４は、本発明の実施形態の変形例に係る透過型スクリーンの詳細構成を説明するための図３と同方向断面視の部分拡大図である。
【００３７】
本変形例の透過型スクリーン２００は、上記実施形態の透過型スクリーン２０のレンチキュラーレンズシート４０に代えて、レンチキュラーレンズシート４００（光拡散レンズアレイシート）を備えたものである。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
レンチキュラーレンズシート４００は、レンチキュラーレンズシート４０の第２拡散層４８に代えて、第２拡散層５２、透明基板５３を備えるものである。
【００３８】
第２拡散層５２は、図４に示すように、第２拡散層４８に比べて薄層の光拡散性を有する層状またはシート状の光拡散部材である。そして、透明な樹脂、例えばＭＳ樹脂などからなる基材５２ａ中に、フィラー５２ｂを分散し、第２拡散層４８と同様の範囲に設定された拡散度合いＨ５２、屈折率差Δｎ５２＝｜ｎ５２ａ−ｎ５２ｂ｜を備えるようにしたものである。ここで、ｎ５２ａ、ｎ５２ｂは、それぞれ基材５２ａ、フィラー５２ｂの屈折率である。
第２拡散層５２の厚さは、例えば、基材５２ａがＭＳ樹脂の場合、５０μｍ〜３００μｍ程度が好適であり、例えば透明基板５３に共押出しによる積層、またはコーティングすることなどにより形成することができる。
【００３９】
透明基板５３は、第２拡散層４８と第１拡散層４９とを離間して配置するとともに、レンチキュラーレンズシート４００に必要な剛性を確保するための支持基板であり、光透過性の樹脂基板からなる。樹脂の材質は、例えば、ＭＳ樹脂などを採用することができる。例えば、ＭＳ樹脂の場合、透明基板５３の厚さは、０．５ｍｍ〜３ｍｍが好適である。
そして、一方の面に第２拡散層５２を共押出しまたはコーティングし、他方の面に第１拡散層４９を共押出しまたはコーティングする。
【００４０】
本変形例によれば、投射光が、第２拡散層４８より薄層の第２拡散層５２で拡散され、透明基板５３の厚さ分だけ、拡散光を進行した状態で、第１拡散層４９により拡散され、透明層５０、表面コート層５１を経て、所定の視野角の範囲に出射される。
そのため、第２拡散層５２で拡散された光は、透明基板５３内でより内部拡散されることがないので、第２拡散層５２での像情報が、さらに拡散されて乱されることなく第１拡散層４９に到達する。そのため、上記の実施形態に比べて、より解像度を向上することができる。
第２拡散層５２に入射面をシリンドリカルレンズ４３の焦点位置に配置すれば、より好ましいことは、第２拡散層４８の場合と同様である。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の実施形態の透過型スクリーン２０の実施例と、本発明と異なる比較例との光学特性の評価結果について説明する。
以下の実施例および比較例は、断面構成が図３と同様で、第３拡散層３３、第２拡散層４８、および第１拡散層４９の拡散度合いと屈折率差とを下表のように変えたものである。
ここで、第３拡散層３３、第２拡散層４８、第１拡散層４９の厚さは、それぞれ１００μｍ、１３０μｍ、１００μｍである。また、第３拡散層３３と第１拡散層４９との距離は、３．０ｍｍである。
【００４２】
【表１】
2007140112.tif 000003
【００４３】
評価した光学特性項目は、ピークゲイン、全光線透過率（％）、スクリーン透過効率、垂直視野角（半値幅）（°）、ホットバンド、シンチレーション、および解像度である。ここで、ピークゲイン（Gs）は、スクリーンの性能を表す指標の一つで、スクリーンゲインの一番高い数値（通常、スクリーンに正対した正面でのゲイン値）を指す。
各測定値の実用的な許容範囲は、ピークゲインが、４以上、全光線透過率が６０％以上、垂直視野角が７°以上、好ましくは８°以上である。
スクリーン透過効率の評価は、ピークゲインと全光線透過率とを勘案して、実用的な使用感を官能評価したものであり、○、△、×が、それぞれ、良好、やや劣る、実用性なしを表す。
ホットバンドの評価は、画面中央部の水平方向が明るく、上下の周辺部水平方向が暗くなる現象であり、その有無を官能評価したものである。○、△、×でそれぞれ、無し、やや有り、有りを表す。ホットバンドがあると、高輝度となるスクリーン中央部でシンチレーションが見えやすくなるため、ホットバンドは無いことが望ましい。定量的な特性としては、垂直視野角の大きさと関連している。
シンチレーションの評価は、その目立ち易さを官能評価したものであり、○、△、×が、それぞれ、目立ちにくい、やや目立つ、目立つを表す。
解像度の評価は、実際の画像を投射して目視により官能評価したものであり、○、△、×が、それぞれ、良好、やや悪い、悪いを表す。
以上の測定・評価結果を下表に示す。
【００４４】
【表２】
2007140112.tif 000004
【００４５】
上記の表に示すように、実施例１〜４は、第１拡散層４９の拡散度合いが、比較例よりも高いにも係わらず、各光学特性の評価は、実用上良好な範囲、もしくはより好ましい範囲に入っていることが分かる。すなわち、シンチレーションを低減し、かつ明るさや解像度が良好となっている。
一方、第３拡散層３３の拡散度合いが第１拡散層４９より大きい比較例１〜４では、明るさ、コントラストに係わる全光線透過率が低く、ピークゲインが比較的大きい比較例３でも、スクリーン透過効率の評価は実用域に達していない。また解像度はすべて△であり、シンチレーションは△または×である。
比較例５では、第３拡散層３３の拡散度合いが低いため明るさ関係、解像度の特性はややよいものの、シンチレーションが△である。
比較例６では、第３拡散層３３、第１拡散層４９の拡散度合いが高いため、シンチレーションは○となるが、明るさ関係と解像度との結果があまりよくない。
【００４６】
なお、上記の説明では、第１拡散層４９、第３拡散層３３、第２拡散層５２は、共押出しによる積層、またはコーティングにより形成する例で説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光拡散基材に光拡散材を分散してフィルムシートを形成し、配置する基板部の表面に、光透過性の接着剤、粘着剤などを介して接着してもよい。
また、例えば、光拡散基材の樹脂に光拡散材を分散し剥離シート上に設けた転写シートから基板部に転写するといった形成方法も採用することができる。
さらには、光拡散材を分散させた光透過性の接着剤，粘着剤を採用することも可能である。
【００４７】
また、上記の説明では、拡散層が合計３層の場合で説明したが、３層以上備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る投射型ディスプレイについて説明するための投射光学系の光軸を含む模式断面説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る透過型スクリーンの概略構成について説明するための図１における紙面垂直方向に沿う断面説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る透過型スクリーンの詳細構成について説明するために模式的に表した図２の部分拡大図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例に係る透過型スクリーンの詳細構成を説明するための図３と同方向断面視の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  リアプロジェクションテレビ（投射型ディスプレイ）
１２  プロジェクタ（光源）
２０、２００  透過型スクリーン
３０  フレネルレンズシート
３１  フレネルレンズ部
３３  第３拡散層（フレネルレンズシートの拡散層）
３３ａ、４８ａ、４９ａ、５２ａ  基材（光透過基材）
３３ｂ、４８ｂ、４９ｂ、５２ｂ  フィラー（光拡散材）
４０、４００  レンチキュラーレンズシート（光拡散レンズアレイシート）
４２  レンズ基板
４３  シリンドリカルレンズ（レンズ）
４４  レンズ部
４５  ＢＳ層（遮光層）
４６  粘着層
４７  光透過部
４８、５２  第２拡散層（光拡散レンズアレイシートの拡散層）
４９  第１拡散層（光拡散レンズアレイシートの拡散層）
５０  透明層
５１  表面コート層
５３  透明基板
Ｐ１  光軸
【図１】
2007140112.tif 000005
【図２】
2007140112.tif 000006
【図３】
2007140112.tif 000007
【図４】
2007140112.tif 000008