(57)【要約】【課題】  フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズと接触磨耗されすることをなくし、接触磨耗により生じる種々の不具合を防止できる透過型スクリーンを提供する。【解決手段】  レンズ、プリズム、拡散材などの光学的拡散要素を含むレンチキュラーレンズシート３０と、光学的拡散要素を含まないフレネルレンズシート２０を備え、このフレネルレンズシート２０とレンチキュラーレンズシート３０との間の間隙ｄをペーサ４０により１０ｍｍ以上に保持するように構成した。【選択図】図１
2007225800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ、プリズム、拡散材などの光学的拡散要素を含む拡散板と、光学的拡散要素を含まないフレネルレンズシートとを備え、前記拡散板と前記フレネルレンズシートは所定の間隙をおいて対向配置されていることを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項２】
前記拡散板はレンチキュラーレンズシート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】
前記拡散板と前記フレネルレンズシートとの間の間隙は１０ｍｍ以上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４】
前記フレネルレンズシートの表面に反射防止コートが施されていることを特徴とする請求項１または３記載の透過型スクリーン。
【請求項５】
前記拡散板と前記フレネルレンズシートとの間の間隙は離間保持手段により保持されるように構成したことを特徴とする請求項１または３記載の透過型スクリーン。
【請求項６】
前記フレネルレンズシートは、光学的拡散材を含まないフレネル基材層と、前記フレネル基材層の前記レンチキュラーレンズシートと対向する側に同心円状に形成されたコーン状のプリズムアレイ形状をなすフレネルレンズ層とから構成されてい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７】
前記レンチキュラーレンズシートは、光学的拡散材を含むレンチキュラーシート層と、前記レンチキュラー基材層の前記フレネルレンズシートと対向する側に形成された半円柱状のシリンドリカルレンズを多数配列してなるレンチキュラーレンズ層とから構成されていることを特徴とする請求項２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、液晶プロジェクションテレビやディスプレイなどの背面投射型ディスプレイなどに用いられる透過型スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型スクリーンは、レンチキュラーレンズやプリズムシートを基本構造とし光学的拡散材等と一体構造とした光拡散板（便宜上以下レンチキュラーレンズシートと称す）と、光学的拡散材を含んだ基材等により成型されたフレネルレンズシート（以下フレネルレンズシートと称す）とを、その端部をテープや保持機構により一体的に保持することで構成されている（例えば特許文献１、２参照）。
この保持方法は透過型スクリーンを一体化して扱うことが可能であるので、そのハンドリングが良いところが利点である。
【０００３】
透過型スクリーンを構成す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は、レンチキュラーレンズシートのレンズ層側とフレネルレンズのレンズ層側とが互いに向かい合うように設置されている。
レンチキュラーレンズシートのレンチキュラーシートは、レンチキュラー層、感光性樹脂層、遮光層、粘着剤層および板状の拡散層とが積層された構成になっており、レンチキュラー層はフレネルレンズシートのフレネルレンズ側に配され、拡散層は観者側に配される。また、拡散層の観者側の面には、その表面保護のために必要に応じてハードコート層が設けられている。
【０００４】
レンチキュラーレンズシートのレンチキュラー層は板状の拡散層（以下、拡散板と呼ぶ）と、その片面に設けられたレンズ層から構成されている。また、レンズ層は、例えば半円柱状のシリンドリカルレンズを多数本、その長さ方向が平行になるように、かつ長さ方向と直角な方向に配列することで構成される。このレンズ層にフィルム状の粘着剤層を積層し、さらに板状の拡散層を積層して、強固に一体化することによりレンチキュラーレンズシートが得られる。
また、レンチキュラーレンズシートの拡散層は、例えばアクリル系などのプラスチック等からなるマトリックス中に複数のガラスビーズなどからなる拡散材を混合したものから構成される。そして、拡散層の表面には必要に応じてハードコード層が積層され、一体化されている。
【０００５】
フレネルレンズシートは、フレネルレンズ層と板状の拡散層とを積層することで構成されている。
フレネルレンズ層は、同心円状に配置されたコーン状のプリズムアレイ形状とすることが一般的である。また、拡散層には、レンチキュラーレンズシートと同様に板状の拡散層（以下、拡散板）が用いられる場合が多い。ただし、この拡散板の光学的な拡散特性はレンチキュラーレンズシートとは違えてあるのが一般的である。
【０００６】
以上のように構成された透過型スクリーンを、プロジェクタを備えた液晶プロジェクタなどに取り付け、プロジェクタから光線を照射すると、この光線がフレネルレンズシートを介して略平行な光線となる。そして、この光線がレンチキュラー層を透過することによって所定の配光角度が付与され、画面の左右方向（水平方向）に適度に広がり、この方向における視野角の制御が行われる。
また、レンチキュラー層を透過した光線は、シリンドリカルレンズの長さ方向と平行なストライプ状の光線となり、さらに遮光層を経て、ついで拡散層の作用により、画面の上下方向（垂直方向）に適度に光線が拡散し、この方向における視野角の制御が行われる。また、遮光層により、Ｓ／Ｎ比を向上させ、コントラストの良好な画像を提供することができる。
【特許文献１】特開平５−２７３６５８号公報
【特許文献２】特開平６−３１７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来の透過型スクリーンでは、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートを接触させて保持するため、この両者の間に「擦り」が生じる。そのため、運搬や経年使用によりレンズシートの構成材料が削られてしまい、削り取られた樹脂が粉状になる「白粉」や、フレネルレンズのプリズムが潰れてレンズ機能が部分的に損なわれることにより生じる「ステイン」またはレンズそのものが削り取られる擦過痕などの現象が生じる問題がある。
これらの現象は観察画像の劣化という形で発現するばかりでなく、製造時点で発現せず製品輸送時や使用時に生じるため、製造工程内での発現予防には限界がある。結果としてプロジェクションテレビなどの製品寿命を縮めることとなると共に、一度発生した場合には回収修理などのための維持費用が大きくなるという問題がある。
また、熱膨張率が微妙に異なる複数の板を一体化して使用するため、実用範囲の温度変化（例えば０℃〜６０℃程度）において、スクリーン全体の反りおよび歪みが生じるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズとが接触磨耗されすることをなくし、接触磨耗により生じる種々の不具合を防止できる透過型スクリーン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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の透過型スクリーンは、レンズ、プリズム、拡散材などの光学的拡散要素を含む拡散板と、光学的拡散要素を含まないフレネルレンズシートとを備え、前記拡散板と前記フレネルレンズシートは所定の間隙をおいて対向配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の透過型スクリーンによれば、拡散板とフレネルレンズシートは所定の間隙をおいて非接触で対向配置されているため、拡散板とフレネルレンズシート同士が接触したり摩擦したりすることがなく、これにより、白粉の発生や接触圧力によるフレネルレンズシートなどの圧縮変形を防止できるとともに、拡散板及びフレネルレンズシートを単独で保持することにより、熱膨張及び収縮に伴うスクリーンの反りを防ぐことができる。
また、本発明によれば、フレネルレンズシートは光学的拡散要素を含まないため、フレネルレンズによる光拡散での投射映像のピンボケを生じさせることなく、光学的拡散要素を含む拡散板とフレネルレンズシートとを非接触で設置することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の透過型スクリーンを構成するフレネルレンズシートは、その基材層に光学的拡散層が含まれておらず、クリアなものを特に用いる。
ここで、フレネルレンズシートの光学的拡散層がない状態とは、プロジェクタからの映写光に対する作用として、視野角の拡大をもたらすための物体や構造を含めないということであり、より具体的には光分散／散乱／拡散目的のフィラーなどを含まないことを示している。
【００１２】
また、基材層の材料には、透過光に対して実用上差し支えない透過率と、機械的強度が有れば使用が可能であり、主なプラスチック材料としては、メタクリルスチレン樹脂を始めとしてアクリル、ポリカーボネートなどを広範に使用することができる。
また、プラスチック以外にもガラス系の材料、例えばフロートガラスや青板ガラス、ＢＫ７などを使用することも可能である。
【００１３】
透過型スクリーンを構成する２つのレンズシート、すなわち拡散板に相当す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との間の間隙は、スペーサなどの離間保持具を用いて適切に保持される。この離間保持具は単純な板状の部材を挟み込む形態が最も単純な構成であるが、離間する板材をクランプして上記間隙を保持する方式や、透過型スクリーンを保持する筐体側に複数の取り付け部分、例えば溝などを設ける方式が考えられるが、これに限らず、２つのレンズシートの間の間隙を適宜保持できる機能が備わっていれば良い。
【００１４】
フレネルレンズシートやレンチキュラーレンズシート等のレンズアレイ層の材料としては、ガラスやプラスチックなどの映像光波長に対し透明な材料であって、光学部材に使用するものを特に制限することなく用いることができ、生産効率などを考慮するとプラスチックを用いることが最も好ましい。
プラスチックとしては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂、ポリカーボネート、アクリル−スチレン共重合体、スチレン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどを例示することができる。特に微細な加工が必要なレンズ層の材料としては、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂などの放射線硬化型樹脂を用いることが好ましい。
放射線硬化型樹脂には、例えばウレタン（メタ）アクリレートおよび／またはエポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーに反応希釈剤、光重合開始剤、光増感剤などが添加された組成物などを用いることができる。
【００１５】
ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、特に限定するものではないが、例えばエチレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオール類と、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシレンイソシアネートなどのポリイソシアネート類とを反応させて得ることができる。
エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、特に限定するものではないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型プロピレンオキサイド付加物の末端グリシジルエーテル、フルオレンエポキシ樹脂などのエポキシ樹脂類と、（メタ）アクリル酸とを反応させて得ることができる。
【００１６】
また、本発明においては、拡散材などの光学的拡散要素を含む拡散板をレンチキュラーレンズシートとすることにより、既存の生産プロセス及び材料をそのまま使用することができ、生産上のメリットが大きく、かつ、解像度などスクリーンとしての性能指標も従来品と同程度とすることが容易であり、方式の変更に伴うデメリットが生じにくい。
【００１７】
また、本発明においては、拡散板とフレネルレンズシートとの間に間隙を１０ｍｍ以上とする。このような間隙を保持することにより、温度変化や振動、手で触る等のレンズシートの変形に対する耐久性を実験的に検証した結果、現時点でＴＶセットに求められるレンズシートのサイズが４０インチから７０インチ程度で、かつ前記各レンズシートの厚みが１~３mmの条件において、ＭＳ樹脂やＰＥＴ樹脂などを素材とした場合、比較的ラフで安価な設置方式、例えばスペーサ等などにより離間した場合などでも、前記２枚のレンズシートが互いに接触しないことが確認できた。
また、前記両レンズシート間の間隙を２５ｍｍとした場合の実験においても充分な効果を確認しており、しかもフレネルレンズシートの光拡散度が０に近いため、前記両レンズシートの間隙、すなわち離間距離が映像に与える影響は軽微であることも実験により確認した。同時にこれらの措置による離間距離が、映像に与える影響は軽微であることも実験により確認した。
【００１８】
また、本発明においては、拡散要素を含まないフレネルレンズシートの片面、もしくは両面に反射防止コートを施すことにより、従来の透過型スクリーンでは顕在化しなかったフレネルレンズシート内での迷光による二重像など、反射に起因する不具合を効果的に防止することができる。
また、従来の透過型スクリーンではフレネルレンズシート内での迷光が二重像となり、投射画像内にノイズとなって発現する場合がある。その一因としてフレネルレンズ内での繰り返し反射があるが、これを解消するために従来では、フレネルレンズシート内に拡散要素を含ませ、迷光を繰り返し拡散することにより光強度を低下させる手法がとられる。
本発明においては、フレネルレンズシートに拡散成分を含ませると、投射映像のピンボケを伴うため、繰り返し反射そのものの発生を反射率の低下により実現させる反射防止コートが有効である。
反射防止コートには誘電体多層膜構造によるＡＲ処理のほか、誘電体単層膜構造のＬＲ処理、界面を粗面化するＡＧ処理などが可能で、塗工、蒸着、あるいは加工済みシートのラミネートなどの加工法を用いることが可能であり、商品のニーズに応じて適宜組み合わせることが可能である。
【００１９】
また、本発明においては、透過型スクリーンを構成す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同士がスペーサを挟んで接着し得るので、両レンズシート間の間隙保持のスペーサは一枚分で良く、離間保持機構のために別途空間を確保する必要がないため、離間保持機構の変更は、別の構成要素を付加することなく簡便かつ容易に行うことができる。
一般に、拡散板とフレネルレンズシートの離間保持手法としては、筐体側の機械的な保持機構による方式が多いが、離間距離を保持させるための機構を筐体内に組み込むと保持機構部分の厚さや、機構追加によるコストおよび工数の増加が問題となり易い。
加えて、本発明の構成では、従来ピンボケの原因となった、フレネルレンズシートのたわみ変形については、フレネルレンズシートの光拡散度がほとんど無いために、画質への影響が大きく低減され、実用上考慮することが不要となる。これに伴い、本方式では極めてラフな設置方法によっても液晶プロジェクションテレビ装置などの構成が可能になる。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明における透過型スクリーンの実施例について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は本発明にかかる透過型スクリーンの一例を示す模式断面図であり、図２は本実施例１における透過型スクリーンに映像を投影した場合の説明図である。
【００２１】
図１及び図２において、透過型スクリーン１０は、フレネルレンズシート２０及びレンチキュラーレンズシート３０と、このフレネルレンズシート２０とレンチキュラーレンズシート３０とを所定の間隙ｄ（例えば１０ｍｍ以上）を離して相対向するように離間状態に保持するスペーサ４０とを備える。
前記フレネルレンズシート２０は、光学的拡散材を含まない光拡散度が０に近いフレネル基材層２０１と、このフレネル基材層２０１の光出射側（レンチキュラーレンズシート３０と対向する側）に同心円状に形成されたコーン状のプリズムアレイ形状をなすフレネルレンズ層２０２とから構成されている。また、フレネルレンズシート２０におけるフレネルレンズには、投射距離を約７００ｍｍ、サイズが５０インチ（アスペクト比１６：９）の透過型スクリーンとして設計されたものが使用されている。
【００２２】
前記レンチキュラーレンズシート３０は、光学的拡散材を含むレンチキュラーシート層３０１と、このレンチキュラー基材層３０１の光入射側（フレネルレンズシート２０のフレネルレンズ層２０２と対向する側）に形成された半円柱状のシリンドリカルレンズを多数配列してなるレンチキュラーレンズ層３０２とから構成されている。
レンチキュラーレンズシート３０は、以下に述べるよな設計パラメータに設定される。
すなわち、レンチキュラー基材層３０１において、その材料はポリエチレンテレフタレートであり、その厚さは７５μｍとした。また、レンチキュラーレンズ層３０２において、その材料はＵＶ感光性樹脂であり、レンズの形状はピッチが９８μｍで楕円面を基準面とし、高次項により補正を加えた非球面形状とした。また、感光性樹脂層には、厚さが２０μｍのクロマリンフィルム（商品名：デュポン社製）を用いた。
また、従来のレンチキュラーシートと同様にレンチキュラーレンズによって水平方向の視野角を付与し、垂直方向の視野角は拡散材によって付与される。
前記間隙保持手段としてのスペーサ４０には、発砲スチロールなどの軽量な素材が使用され、その厚さを調整することにより、フレネルレンズシート２０とレンチキュラーレンズシート３０との間の間隙ｄを１０ｍｍ以上に設定できるようにした。
【００２３】
このように構成された透過型スクリーン１０において、図２に示すように、透過型スクリーン１０にプロジェクタ５０から光線５０１を照射すると、この光線５０１はフレネルレンズシート２０により略平行な光線となってレンチキュラーレンズシート３０側へ出射される。そして、この光線５０２はレンチキュラーレンズシート３０を透過することによって所定の配光角度が付与され、画面の左右方向（水平方向）に適度に広がり、この方向における視野角の制御が行われる。また、レンチキュラーレンズシート３０を透過した光線は、シリンドリカルレンズの長さ方向と平行なストライプ状の光線となり、さらに遮光層を経て、ついで拡散層の作用により、画面の上下方向（垂直方向）に適度に光線が拡散し、この方向における視野角の制御が行われる。
【００２４】
この実施例１における透過型スクリーン１０では、プロジェクタ５０から点像やハッチングを表示させて、その映像を確認する方式を採った時、約３０ｍｍ程度の間隙までは像のボケも観察されず良好な結像を確認できた。
また、スペーサ４０の厚みが３０ｍｍを越えたあたりから映像の歪みが大きくなるため、既存のプロジェクタをそのまま使うのは困難であるが、歪みをあらかじめ補正したプロジェクタを用意することにより、この現象を回避することが可能である。
【００２５】
このような本実施例１における透過型スクリーンによれば、スペーサ４０によりフレネルレンズシート２０とレンチキュラーレンズシート３０との間に１０ｍｍ以上の間隙ｄを形成する構造にしたので、スクリーンを片方から押したり、重力でたわませてもスペーサ４０によりフレネルレンズシート２０とレンチキュラーレンズシート３０が互いに接触することはなく、その結果、ステインや白粉などの発生を未然に防止できるとともに、熱膨張及び収縮に伴うスクリーンの反りを防ぐことができる。
また、本実施例１によれば、フレネルレンズシートは光学的拡散要素を含まないため、フレネルレンズの光拡散に伴う投射映像のピンボケをなくすことができる。
【００２６】
なお、本実施例１において、スペーサ４０に薄いものを使用した場合には、レンチキュラーレンズシート３０とフレネルレンズシート２０の離間距離が不十分で、それらの弾性により振動などで接触する場合が生じるおそれがある。このような場合、レンチキュラーレンズシート３０とフレネルレンズシート２０を構成する基材の材質をガラスなど硬い材質とするか、厚さを増すなどして剛性を向上させれば、上記のような現象を防ぐことができるが、従来構成の延長上（プラスチックシートで1〜３ｍｍ程度）とする場合、１０ｍｍ以上離間することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる透過型スクリーンの一例を示す模式断面図である。
【図２】本実施例１における透過型スクリーンに映像を投影した場合の説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０……透過型スクリーン、２０……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……スペーサ、５０……プロジェクタ。
【図１】
2007225800.tif 000003
【図２】
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