(57)【要約】【課題】本発明は、高品位で明るい映像を観察される背面投影型スクリーンおよび背面投影型ディスプレイを提供する。【解決手段】回転対称非球面形状の単位レンズからなるマイクロレンズ群が形成されたマイクロレンズシートのそのマイクロレンズ群の非集光部領域に黒色遮光部を有し、レンズ面が入射面側に配置される背面投影型スクリーンであって、映像光を出力する光源とスクリーンと特定の位置関係を有し、前記マイクロレンズ群が特定の配列からなり、スクリーンの中心から外側外郭に向かって、順次、前記マイクロレンズ群の各々のレンズ先端部が光源方向に向くように変化することを特徴とする背面投影型スクリーンおよびそのスクリーンを用いた背面投影型ディスプレイである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基材上に単位レンズ形状を持つマイクロレンズ群が形成されたマイクロレンズシートのそのマイクロレンズ群の非集光部領域に黒色の遮光部を有し、前記マイクロレンズ群が入射面側に配置されてなる背面投影型スクリーンであって、
前記マイクロレンズシートのマイクロレンズ群の単位レンズが入射面側に突出する回転対称非球面形状からなり、映像光を出力する光源の光軸と交差する点をスクリーンの中心として前記マイクロレンズ群が同心円状に配列され、かつ、前記マイクロレンズ群の各々の断面形状がスクリーンの中心に位置するマイクロレンズに関し点対称となるように構成され、スクリーンの中心から外側外郭に向かって、順次、前記マイクロレンズ群の突出する各々のマイクロレンズ先端部が光源方向に向くように変化することを特徴とする背面投影型スクリーン。
【請求項２】
前記マイクロレンズの高さをＨ、ピッチをＰで表したとき、ＨとＰの比（Ｈ／Ｐ）が前記スクリーンの中心より外側に向かって無段階に変化し、かつ、前記透光性基材の屈折率が１．４５〜１．６５の範囲を満たすことを特徴とする請求項１記載の背面投影型スクリーン。
【請求項３】
前記透光性基材の線膨張係数が０．１×１０-5／℃以上、２０．０×１０-5／℃以下であり、かつ、その透光性基材には拡散剤、透光性着色剤もしくは帯電防止剤の少なくとも何れか１種類以上を含有し、表面粗さ（平均粗さ）が５．００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の背面投影型スクリーン。
【請求項４】
前記透光性基材の線膨張係数が０．１×１０-5／℃以上、２０．０×１０-5／℃以下であり、かつ、透光性基材に拡散板が積層されてなり、その拡散板の表面粗さ（平均粗さ）が５．００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の背面投影型スクリーン。
【請求項５】
前記マイクロレンズシートのレンズ面と反対側の観察側最外面に、帯電防止、反射防止もしくは擦傷防止表面処理の少なくとも何れか１種類以上表面処理を施されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の背面投影型スクリーン。
【請求項６】
前記マイクロレンズシートのレンズ面と反対側の面に、帯電防止効果、反射防止効果もしくは擦傷防止効果を有する前面板が積層されていることを特徴とする１〜５のいずれか１項に記載の背面投影型スクリーン。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の背面投影型スクリーンを用いたことを特徴とする背面投影型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投影型スクリーンおよびその背面投影型スクリーンを用いたリアプロジェクションテレビなどの背面投影型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクションテレビ向け背面投影型スクリーンは、一般的に、観察者側に配置されるレンチキュラーレンズシートと光源側に位置するフレネルレンズシートとの組み合わせにより構成されている。同心円状に単位レンズを配してなるフレネルレンズシートは、エンジンと呼ばれる小型プロジェクタからの投影光を略平行光として、レンチキュラーシートに出射するはたらきをする。レンチキュラーレンズシートは、フレネルレンズシートで略平行光とされた投影光を、水平方向に並列されたシリンドリカルレンズ群の特性により、水平方向に広げ、観察者側に表示光として出射するはたらきがある。
【０００３】
リアプロジェクションテレビに用いられる背面投影型スクリーンは、広視野角、高解像度、高コントラストそして中心と周囲の輝度ムラの少ないものが求められており、視野角が広いと観察者にとって映像可視領域が広くなり、コントラストが高いと映像の視認性が高く、中心と周囲の輝度ムラの少ないと観察者の眼の疲労が少なくなるなどの利点がある。
【０００４】
例えば、特許文献１、２などで提案されているレンチキュラーレンズシートとフレネルレンズシートを組み合わせたリアプロジェクションテレビ、また、特許文献３、４、５などで提案されているマイクロレンズシートとフレネルレンズシートを組み合わせたリアプロジェクションテレビが公知となっている。しかし、レンチキュラーレンズシートやマイクロレンズシートのレンズピッチとフレネルレンズシートのレンズピッチによるモアレが発生し解像度が低下してしまう。また、レンチキュラーレンズシートやマイクロレンズシートとフレネルレンズシートの密着性が低下し、隙間が生じることでも解像度の低下が指摘されている。そのため、レンチキュラーレンズシート、マイクロレンズシートもしくはフレネルレンズシートの少なくとも一方に湾曲形状を付与することで、密着性を向上させることが公知となっているが、スクリーンが湾曲していることにより映像が曲がってしまい画像を忠実に再現することができない危惧がある。さらに、複数枚のレンズシートを使用していることによる光量損失による輝度低下の問題がある。
【０００５】
以下に特許文献を記す。
【特許文献１】特開平９−１２０１０１号公報
【特許文献２】特開平９−２６９５４６号公報
【特許文献３】特開２００２−３５７８６９号公報
【特許文献４】特開２０００−３２１６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであり、モアレの発生や解像度の低下のない画像再現性に優れ、光量損失による輝度低下の少ない、高品位で明るい映像を実現すことが可能な背面投影型スクリーンおよび背面投影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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、すなわち請求項１に係る発明は、透光性基材上に単位レンズ形状を持つマイクロレンズ群が形成されたマイクロレンズシートのそのマイクロレンズ群の非集光部領域に黒色の遮光部を有し、前記マイクロレンズ群が入射面側に配置されてなる背面投影型スクリーンであって、
前記マイクロレンズシートのマイクロレンズ群の単位レンズが入射面側に突出する回転対称非球面形状からなり、映像光を出力する光源の光軸と交差する点をスクリーンの中心として前記マイクロレンズ群が同心円状に配列され、かつ、前記マイクロレンズ群の各々の断面形状がスクリーンの中心に位置するマイクロレンズに関し点対称となるように構成され、スクリーンの中心から外側に向かって、順次、前記マイクロレンズ群の突出する各々のマイクロレンズ先端部が光源方向に向くように変化することを特徴とする背面投影型スクリーンである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記マイクロレンズの高さをＨ、ピッチをＰで表したとき、ＨとＰの比（Ｈ／Ｐ）が前記スクリーンの中心より外側に向かって無段階に変化し、かつ、前記透光性基材の屈折率が１．４５〜１．６５の範囲を満たすことを特徴とする請求項１記載の背面投影型スクリーンである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記透光性基材の線膨張係数が０．１×１０-5／℃以上、２０．０×１０-5／℃以下であり、かつ、その透光性基材には拡散剤、透光性着色剤もしくは帯電防止剤の少なくとも何れか１種類以上を含有し、表面粗さ（平均粗さ）が５．００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の背面投影型スクリーンである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記透光性基材の線膨張係数が０．１×１０-5／℃以上、２０．０×１０-5／℃以下であり、かつ、透光性基材に拡散板が積層されてなり、その拡散板の表面粗さ（平均粗さ）が５．００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の背面投影型スクリーンである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、前記マイクロレンズシートのレンズ面と反対側の観察側最外面に、帯電防止、反射防止もしくは擦傷防止表面処理の少なくとも何れか１種類以上表面処理を施されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の背面投影型スクリーンである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、前記マイクロレンズシートのレンズ面と反対側の面に、帯電防止効果、反射防止効果もしくは擦傷防止効果を有する前面板が積層されていることを特徴とする１〜５のいずれか１項に記載の背面投影型スクリーンである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の背面投影型スクリーンを用いたことを特徴とする背面投影型ディスプレイである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、マイクロレンズシート単体からなる構成の背面投影型スクリーンおよびそのスクリーンを用いた背面投影型ディスプレイであるから、モアレの発生や解像度の低下のない画像再現性に優れ、光量損失による輝度低下の少ない、高品位で明るい映像を実現すことが可能な背面投影型スクリーンおよび背面投影型ディスプレイを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい一実施例としての実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の背面投影型スクリーンの一例を説明する模式説明図である。同図（ａ）は、背面投影型スクリーンの垂直方向の断面図で、スクリーン中心の１個のマイクロレンズとスクリーン最外郭部の１個のマイクロレンズのみを図示し、他のマイクロレンズは省略してある。同図（ｂ）は、図（ａ）に示した背面投影型スクリーンの入射側平面図である。本発明の背面投影型スクリーンは、透光性基材上に単位レンズ形状を持つマイクロレンズ群が形成されたマイクロレンズシートのそのマイクロレンズ群の非集光部領域に黒色の遮光部を有し、上記マイクロレンズ群が入射面側に配置されてなる背面投影型スクリーンであって、上記マイクロレンズシートのマイクロレンズ群の単位レンズが入射面側に突出する回転対称非球面形状からなり、映像光を出力する光源（１０）の光軸（１１）と交差する点をスクリーンの中心（１２）として上記マイクロレンズ群が同心円状に配列され、かつ、上記マイクロレンズ群の各々の断面形状がスクリーンの中心に位置するマイクロレンズ（１２）に関し点対称となるように構成され、スクリーンの中心から外側外郭に向かって、順次、上記マイクロレンズ群の突出する各々のマイクロレンズ先端部が光源方向に向くように変化する。
【００１６】
そして、上記マイクロレンズ群の中心位置は、オフセットすることも可能である。さらに、上記マイクロレンズの高さをＨ、ピッチをＰで表したとき、ＨとＰの比（Ｈ／Ｐ）が上記スクリーンの中心より外側に向かって無段階に変化させることもできる。
【００１７】
本発明において使用できる透光性基材は、光透過性が高いことが好ましく、有機系の材料として、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル／スチレン系共重合樹脂等の熱可塑性樹脂が使用でき、あるいは珪酸塩を成分に含む無機材料も使用することができ、線膨張係数が０．１×１０-5／℃以上、２０．０×１０-5／℃以下の範囲で調整する。
【００１８】
また、本発明の背面投影型スクリーンは、上記透光性基材の線膨張係数が０．１×１０-5／℃以上、２０．０×１０-5／℃以下であり、かつ、その透光性基材には拡散剤、透光性着色剤もしくは帯電防止剤の少なくとも何れか１種類以上を含有し、表面粗さ（平均粗さ）が５．００μｍ以下、または、上記透光性基材の線膨張係数が０．１×１０-5／℃以上２０．０×１０-5／℃以下であり、かつ、透光性基材に拡散板が積層されてなり、その拡散板の表面粗さ（平均粗さ）が５．００μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の背面投影型スクリーンにおいて透光性基材に含有させる光拡散剤、または透光性基材に積層される拡散板に使用す光拡散剤としては、無機系ではアルミナ、シリカ、珪酸塩等、有機系ではアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル−スチレン系共重合樹脂が好適であり、ベースとの屈折率差等の光学特性や、光拡散板として成形する際の分散性や、成形された時の脆性等を考慮する必要がある。
【００２０】
また、本発明の背面投影型スクリーンにおいて透光性基材に含有させる透光性着色剤はとしては、可視光を吸収できる着色剤として色素、顔料、カーボン、金属塩、金属酸化物等が望ましく、選択波長を吸収する可視光吸収材料のうち何れかを含有させることで可視領域の光吸収量を増加させることができ、外光反射の低減やコントラストを向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の背面投影型スクリーンにおいて透光性基材に含有させる帯電防止剤としては、イオン伝導型、電子伝導型に関わらず汎用の帯電防止剤を使用できる。
【００２２】
さらに、本発明の背面投影型スクリーンにおいてマイクロレンズシートのレンズ面と反
対側の観察側最外面に、帯電防止、反射防止もしくは擦傷防止表面処理の少なくとも何れか１種類以上表面処理を施すこともできる。あるいは、マイクロレンズシートのレンズ面と反対側の面に、帯電防止効果、反射防止効果もしくは擦傷防止効果を有する前面板を積層することもできる。
【００２３】
本発明の背面投影型スクリーンにおいて透光性基材上にマイクロレンズ群を形成したマイクロレンズシートの製造方法としては、例えば、紫外線、電子線などの活性エネルギー線硬化性樹脂硬化物からなり、紫外線、電子線などの活性エネルギー線硬化性樹脂をエンボスロール金型の成型面に塗布し、透明支持体フィルムをエンボスロール金型に供給し、透明支持体フィルムを介して紫外線、電子線などの活性エネルギー線を照射し、樹脂を硬化させると同時に樹脂成型物であるマイクロレンズを透明支持体フィルムに重合接着せしめるか、または、透明支持体フィルムに活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を塗布し、エンボスロール金型に供給し、透明支持体フィルムを介して活性エネルギー線照射し、上記樹脂を硬化させると同時に樹脂成型物であるマイクロレンズを透明支持体フィルムに重合接着せしめる方法等によってマイクロレンズを形成し、上記透光性基材上に接着剤（もしくは粘着剤）層を介してマイクロレンズを形成した透明支持体フィルム面を積層することによりマイクロレンズシートが得られる。透光性基材の表面が粗いと粘着もしくは接着面に気泡が混入してしまうことがあるので、その透光性基材に拡散剤等を含有する場合は、表面粗さ（平均粗さ）が５．００μｍ以下の表面拡散が少ないものが望ましい。
【００２４】
上記の透明支持体としては、紫外線、電子線透過性を有する透明な樹脂フィルムが好ましく、レンズ部が形成される面に易接着処理が施されているものが好ましい。材質としてはポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリルフィルム等が挙げられる。
【００２５】
また、本発明の背面投影型スクリーンにおいて透光性基材上にマイクロレンズ群を形成したマイクロレンズシートの製造方法としては、マイクロレンズ形状と逆形状のマイクロレンズ群形成したスタンパ等の金型を使用し、透光性基材に、直接、加熱・加圧プレス成形によりレンズ形状を転写することで、透光性基材に一体成形されてなるマイクロレンズシートを得ることができる。透光性基材としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル／スチレン系共重合樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００２６】
本発明の背面投影型スクリーンにおいて黒色の遮光部を形成する方法は、露光距離と背面投影型スクリーンとして使用する際の光源からの距離が同等であり、かつ背面投影型スクリーンとして使用する光源と同等の開口角の露光する。マイクロレンズ群の反対側の透光性基材の平坦面に、粘着性を有するもので、紫外線の照射によってその粘着性が消失する特性を持つ紫外線硬化性樹脂層を塗布またはフィルム状の紫外線硬化型樹脂をラミネートし形成する。次いで、マイクロレンズ群のレンズを介して紫外線を照射し、レンズ作用によって集光して硬化した部分以外の紫外線硬化性樹脂層の未硬化部分に前記樹脂の粘性を利用して、黒色の粉体トナーを未硬化部分のみに付着させ、黒色の遮光層を形成する。
【００２７】
上記の紫外線を照射する際は、露光距離と背面投影型スクリーンとして使用する際の光源からの距離が同等であり、かつ背面投影型スクリーンとして使用する光源と同等の開口角の露光する。
【００２８】
黒色粉体トナーとしては、黒色の色素、顔料、カーボン、金属塩あるいは黒色に着色したアクリル樹脂、有機シリコーン樹脂、ポリスチレン、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物等が挙げられるが、特に限定されるものではない。必要に応じて、２種類以上の黒色粉体トナーを組み合わせて使用してもよい。
【００２９】
上記で得られる本発明の背面投影型スクリーンを用いて、モアレの発生や解像度の低下のない画像再現性に優れ、光量損失による輝度低下の少ない、高品位で明るい映像を実現すことが可能なアプロジェクションテレビなど様々な形態の背面投影型ディスプレイを提供することができる。
【００３０】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００３１】
として２.００ｍｍ厚のポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）板（線膨張係数：７.０×１０-5／℃）にアクリル系光拡散剤を分散させた透光性基材（ヘイズ：８５％）をの観察者側となる面に擦傷防止表面処理としてハードコート層を塗工して形成した。
【００３２】
一方、透明支持体にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用し、紫外線硬化樹脂硬化物（屈折率：１.５５）からなるマイクロレンズを形成した後、マイクロレンズ群の非集光部に黒色の遮光部を成形した。（レンズピッチ：１００μｍ、遮光部率：７０％）
上記で得られた透光性基材のハードコート層が形成されていない面と上記マイクロレンズと遮光部を成形した透明支持体の遮光部側の面とを接着剤層を介して積層し、本発明の背面投影型スクリーン１を作成した。
【００３３】
本発明の背面投影型スクリーンとその性能を比較するために、マイクロレンズの代わりにシリンドリカルレンズ群を有するレンチキュラーレンズを成形したレンチキュラーレンズシート（レンズピッチ９８μｍ、遮光部率：７０％）を作成し、上記透光性基材に同様にして積層し、フレネルレンズシート（ヘイズ：５５％）と組み合わせ背面投影型スクリーン２を作成した。
【実施例２】
【００３４】
実施例１において透光性基材をＰＭＭＡ板に代えガラス（線膨張係数：０.５×１０-5／℃）を使用した。また、光拡散剤を透光性基材に分散させる代わりに、拡散フィルム（ヘイズ：８５％）をしようして、透光性基材ガラス板と拡散フィルムと実施例１で得られたマイクロレンズと遮光部を成形した透明支持体の遮光部側の面とを各々接着剤層を介して積層し、さらに、観察者側に反射防止を目的としたマットフィルムを貼り合わせ本発明の背面投影型スクリーン３を作成した。
【００３５】
本発明の背面投影型スクリーンとその性能を比較するために、マイクロレンズの代わりにシリンドリカルレンズ群を有するレンチキュラーレンズを成形したレンチキュラーレンズシート（レンズピッチ９８μｍ、遮光部率：７０％）を作成し、上記透光性基材ガラス板に同様にして積層し、フレネルレンズシート（ヘイズ：５５％）と組み合わせ背面投影型スクリーン４を作成した。
【００３６】
実施例１、２で得られた４種類の背面投影型スクリーンについてスクリーンゲイン、視野角（半値角で表した）、モアレ、ピンクッション、刃潰れ、隙間について評価した。その結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１より、実施例１で得られた本発明の背面投影型スクリーン１および実施例２で得られた本発明の背面投影型スクリーン１、３は、本発明の背面投影型スクリーンと性能を比較するための比較例としての背面投影型スクリーン２、４に比較して、スクリーンゲイン
が大きく、視野角が広く、ピンクッション性を有することから刃潰れや、モアレ、隙間の発生がない。
【００３９】
従来のスクリーンは光源からの光を略平行にする為のフレネルレンズシートを必要とし、更に垂直方向の視野角を稼ぐ為に基材に拡散剤等の添加がなされた。これらの影響により輝度は下がってしまうが、本発明のマイクロレンズシートはフレネルレンズシート無しで使用できるので、少なくともフレネルレンズシートで損失される輝度分だけ明るさが向上する結果となる。また、本実施例ではレンチキュラーレンズシートとマイクロレンズシートで同ヘイズの拡散板を基材として使用しているが、マイクロレンズシートは垂直視野角もレンズ効果で広がっている為、従来のレンチキュラーレンズシートで使用している拡散板よりヘイズ下げることができる。その為明るいスクリーンとなる。
【００４０】
従来のスクリーンはフレネルレンズシートを組み合わせて使用するため浮きによる解像度の低下があった。また、お互いのレンズシートの密着性を向上させるために湾曲形状の付与を行っているが、これにより刃潰れが発生したりピンクッションが悪くなり、画像再現性が低下することがある。しかし、本発明のマイクロレンズシートは単体で使用することができるので、浮きや刃潰れが発現することは無い。また湾曲形状を故意に付与する必要が無いのでピンクッションが悪くなることも無い。
また、通常モアレで問題となるのはレンチキュラーレンズシートとフレネルレンズシートで発現する一次モアレである。しかし、本発明のマイクロレンズシートはフレネルレンズシート無しで使用できるので、一次モアレは無く通常のスクリーンより画像再現性が良い。
【００４１】
本発明のマイクロレンズシートはフレネルレンズシートを使用せずに単体で使用するため、光源からの光を観察者側に対し略平行にする必要があるため、中心に位置するマイクロレンズから同心円状に配列し、上記各マイクロレンズの断面形状が上記スクリーンの中心に位置するマイクロレンズに関してほぼ点対称の形状になるように構成にする必要がある。また、光源からの光を遮光部で阻害されることが無いように、遮光部を形成する際の露光距離と背面投影型スクリーンとして使用する際の光源からの投影距離を等しくする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の背面投影型スクリーンの一例を説明する模式説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０・・・光源
１１・・・光源の光軸
１２・・・マイクロレンズ群の中心
１３・・・最外郭に配設されたマイクロレンズ
１４・・・最外郭に配設されたマイクロレンズ先端部と光源とを結んだ線
【図１】
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