JP2001228546A

JP2001228546A - 背面投射型スクリーン及び背面投射型ディスプレイ

Info

Publication number: JP2001228546A
Application number: JP2000039133A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaguchi; 博史山口; Kenichi Ikeda; 健一池田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶パネルを用いた背面投射型ディスプレイ
では、投射光の指向性が鋭くなり、シンチレーションが
発生する。そこで解像力劣化及び画像歪みのないスクリ
ーンを実現すること。【解決手段】フィルム状レンチキュラレンズシート５
２をレンチ用保持部材７で保持し、フィルム状フレネル
レンズシート５１をフレネル用保持部材６で保持する。
そして各シートに一定の張力を与え、面間隔が一定とな
るよう固定し、フィルム状スクリーン５とする。こうす
ると、シンチレーションが低減され、解像力の劣化が抑
えられる。またスクリーン表面が湾曲することなく、投
射画像及び反射像の歪みを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、背面投射型スクリ
ーン及び背面投射型スクリーンを用いた背面投射型ディ
スプレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＴＶ受像機を中心に大画面に対す
るニーズが高まっており、大画面表示に適した装置とし
て背面投射型ディスプレイが注目されている。背面投射
型ディスプレイとしては、画像源としてＣＲＴを用いる
のが一般的であったが、液晶パネル等による光変調を利
用する装置が開発され、更に軽量及びコンパクトなもの
を実現するディスプレイ装置として期待されている。そ
の基本構成を図４に模式的に示す。

【０００３】図４において、ランプ１から照射された光
を液晶パネル２に入射させる。そして、液晶パネル２に
よって入射光を空間変調して画像光を形成し、投射レン
ズ３を用いてスクリーン４に拡大投射する。なお、実際
の背面投射型ディスプレイにおいては、カラー表示を実
現するために３枚の液晶パネルを用いるのが一般的であ
る。その場合は、ランプ１からの光を赤、緑、青の成分
に分解するため、色分解光学系を設け、夫々の単色光を
各液晶パネルに透過させる必要がある。ここでは図示が
複雑になるので、それらを割愛している。

【０００４】また、空間変調を用いる同種のディスプレ
イとしては、変調素子として反射型の液晶素子を用いる
もの、更には光軸の角度を可変できる多数の微細なミラ
ーを有する素子（マイクロミラー）を用いる方式などが
ある。

【０００５】結像面に設置されるスクリーン４は、フレ
ネルレンズシート４１とレンチキュラレンズシート４２
とから構成される。投射レンズ３からは図のようにスク
リーン４の中心部から周辺部に向かって、発散的で且つ
部分的には極めて指向性の鋭い光が入射される。スクリ
ーン４はこのようなな投射光を適切に配光して、良好な
画像認識を可能にする必要がある。

【０００６】スクリーン４として図示以外の単純な拡散
板を用いても、最低限の画像観察はできる。しかしなが
ら、投射レンズ３からの投射光は、前述のようにスクリ
ーン４に対して発散的に入射するので、スクリーン４の
周辺部は外向きの指向性を有することになる。このため
スクリーン４の正面から表示画像を観察した場合には、
中心輝度に比べて周辺輝度が極端に暗くなる。またスク
リーン４の斜めから観察した場合には、近い方の端部は
明るくなり、遠い方の端部は極端に暗くなる等、画面の
明るさに顕著な不均一を生じる。

【０００７】このような明るさの不均一性を排除するた
めに、拡散手段の一部として図４のようなフレネルレン
ズシート４１を投射側に配置するのが一般的である。こ
のフレネルレンズシート４１は、投射レンズ３からスク
リーン４に発散的に入射する投射光を、主指向性がほぼ
スクリーン面に垂直な平行光になるように変換する働き
をする。このように、スクリーン各部での光の主指向方
向をスクリーン面に垂直な方向に変換した後に拡散すれ
ば、表示画像をどのような方向から観察しても、画面全
体に渡ってほぼ均一な明るさの画像を見ることができ
る。このため、拡散手段の構成要素としては、単純な等
方拡散板を用いる代わりに、図４のようなレンチキュラ
レンズシート４２を用いるのが一般的である。

【０００８】観察範囲として水平方向には様々な角度か
ら良好な画像認識が要求されるのに対し、垂直方向につ
いては視聴者が立った状態と座った状態という限られた
範囲内で良好な画像認識ができれはよい。このように異
方性拡散によって画像光を必要領域に有効に配分すれ
ば、スクリーン全体に明るい画像を表示できる。このよ
うに、レンチキュラレンズシート４２はその異方性拡散
を実現する手段として用いられる。

【０００９】レンチキュラレンズシート４２は、その入
射面に垂直方向を長手方向とするレンチキュラレンズア
レイを有し、その内部には基材の屈折率より僅かに大き
な屈折率を有する光拡散粒子が分散されている。フレネ
ルレンズシート４１によってほぼ平行光に変換された投
射光は、水平方向にはレンチキュラレンズ４２２の屈折
作用及び光拡散粒子の相乗作用によって相対的に広い範
囲に拡散される。また、垂直方向には光拡散粒子の作用
のみによって相対的に狭い範囲に投射光が拡散される。
こうして上記の異方拡散が実現される。

【００１０】レンチキュラレンズシート４２の基材とし
ては、屈折率が約１．４９のＰＭＭＡ樹脂、または屈折
率が１．５２程度のＭＳ樹脂が用いられ、光拡散粒子と
しては屈折率が基材よりも０．０２〜０．０７程度大き
なＭＳ樹脂やガラスからなる真球状のビーズが用いられ
る。更に、レンチキュラレンズシート４２の出射面の非
集光部にブラックストライプ４２１を設けることによ
り、投射光を損失することなく、外光によるコントラス
ト劣化を低減することができる。このような作用がレン
チキュラレンズシート４１の利点である。

【００１１】画像源としてＣＲＴを用いた背面投射型デ
ィスプレイでは、シンチレーションという現象は発生し
なかった。シンチレーションとは、微細な明暗により画
面にぎらつきを生じるもので、スペックルとも呼ばれて
いる。上記のような液晶パネルを含む光変調素子を用い
た背面投射型ディスプレイでは、シンチレーションとい
う現象が顕在化し、問題になっている。

【００１２】このようなシンチレーションを低減する方
法として、特開平８−３１３８６５号公報では、拡散要
素を一定の距離を隔てて２層設けることが提案されてい
る。この場合、レンチキュラレンズシートにおける拡散
要素に加えて、スクリーンの基本要素であるフレネルレ
ンズシートにも拡散要素が設けられている。また、特開
平１０−２９３３６１号公報及び特開平１０−２９３３
６２号公報には、フレネルレンズシートに付与する適切
な拡散特性として、ヘイズ値が規定されている。

【００１３】このように、レンチキュラレンズシートに
加えて、フレネルレンズシートにも光拡散粒子を分散す
ると、シンチレーションを低減することができる。しか
し、フレネルレンズシートとレンチキュラレンズシート
との面間隔が大きくなると、表示画像の解像力が劣化す
るという問題が生じる。

【００１４】解像力の劣化の原因は、フレネルレンズシ
ートの１点で拡散された光がレンチキュラレンズシート
に到達するまでに広がりを生じ、レンチキュラレンズレ
ンズシートで再度拡散されることによる。解像力の劣化
は、フレネルレンズシートに付与される拡散特性や、フ
レネルレンズシートとレンチキュラレンズシートとの間
隔に比例して増大する。

【００１５】このような解像力の劣化を低減するため
に、シンチレーションの低減に効果的な間隔を維持でき
るようにフレネルレンズシートの厚みを設定すると共
に、互いに密接するようにフレネルレンズシートやレン
チキュラレンズシートに反りを付与し、周辺を固定する
ことが行われている。このようにすれば、環境の温度や
湿度が変化しても、フレネルレンズシートとレンチキュ
ラレンズシートの密接状態を維持して、良好な解像力を
維持できる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにレンチキュラレンズシートやフレネルレンズシート
に反りを付与すると、スクリーンをディスプレイ装置に
装着した状態では、スクリーンの表面に湾曲が生じる。
これでは、場所によって投射倍率の異なる分布を生じ、
投射画像に歪みが発生する。また、外光によるスクリー
ンの反射像に対しても歪みを生じ、特に電源をオフした
状態で見苦しくなるという問題点があった。

【００１７】更に別の問題として、シンチレーションの
低減に必要な拡散特性及び拡散手段の面間隔を得るため
には、フレネルレンズシートの厚みを一定以上にする必
要がある。これでは、フレネルレンズシートの内部での
多重反射によってゴースト像が発生してしまい、実質的
にスクリーンの薄型化が困難になるという矛盾が生じ
る。

【００１８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、シンチレーションを低減しな
がら、スクリーン表面の平面性を維持し、解像力劣化の
少ない状態を実現できる背面投射型スクリーンを提供す
ることを目的とする。また、そのような背面投射型スク
リーンを用いることにより、シンチレーションが軽微
で、かつ解像力や透過効率に優れ、ゴースト像の生じな
い背面投射型ディスプレイを提供することを更なる目的
とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、フィルム状に形成されたレンチキュラレンズシート
及びフレネルレンズシートと、前記レンチキュラレンズ
シート及び前記フレネルレンズシートに張力を加え、両
シートの面間隔を一定に保持した状態で両シートの周辺
部を固定する枠状の固定部材と、を具備することを特徴
とするものである。

【００２０】本願の請求項２の発明は、請求項１の背面
投射型スクリーンにおいて、前記レンチキュラレンズシ
ート及び前記フレネルレンズシートの面間隔を１ｍｍ〜
５ｍｍに設定したことを特徴とするものである。

【００２１】本願の請求項３の発明は、画像光を生成す
る画像光発生手段と、前記画像光発生手段の画像光を拡
大し、結像位置に集束させる投射レンズと、前記結像位
置に設置され、前記投射レンズを介して投射された画像
光を表示する請求項１又は２記載の背面投射型スクリー
ンと、を具備することを特徴とするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態における背面投射型スクリーンについて、図面を用
いて説明する。図１は本実施の形態における背面投射型
スクリーンの構造を示す斜視図であり、その接合構造が
分かるように一部を破断して図示している。この背面投
射型スクリーンは、フィルム状スクリーン５、フレネル
用保持部材６、レンチ用保持部材７を有している。また
フィルム状スクリーン５はフィルム状フレネルレンズシ
ート５１とフィルム状レンチキュラレンズシート５２と
によって構成される。

【００２３】図２はフィルム状フレネルレンズシート５
１とフィルム状レンチキュラレンズシート５２の要部構
造を模式的に示す断面図である。フィルム状フレネルレ
ンズシート５１は、図２に示すように透明基材がフレネ
ルレンズの形状に成形されたもので、図１のフレネル用
保持部材６に適切な張力を有するようにその周辺部で固
定されている。フィルム状レンチキュラレンズシート５
２も図２に示すように、ブラックストライプ５２３とレ
ンチキュラレンズ５２１とが一体成形されたもので、図
１のレンチ用保持部材７に適切な張力を有するようにそ
の周辺部で固定されている。固定部材であるフレネル用
保持部材６とレンチ用保持部材７は、フレネル用保持部
材６に設けたストッパーで接するように、押さえ金具に
よってスクリーンフレーム（図示せず）に固定される。
フレネル用保持部材６とレンチ用保持部材７は、フィル
ム状フレネルレンズシート５１とフィルム状レンチキュ
ラレンズシート５２に対して張力を与え、両シートの面
間隔を一定値に保持する働きをする。

【００２４】図２に示すように、フィルム状フレネルレ
ンズシート５１は厚み１００μm 程度の拡散フィルム５
１１を基材として、その表面に紫外線硬化型樹脂によっ
てフレネルレンズ５１２が形成され、その周辺部が接着
剤５３によってフレネル用保持部材６に固定されてい
る。

【００２５】フィルム状レンチキュラレンズシート５２
は、厚み１００μm 程度の基材透明フィルム５２２の一
方の面にレンチキュラレンズ５２１が形成され、他方の
面の光不透過部にブラックストライプ５２３が形成され
たフィルム要素と、厚み１００μm 程度の拡散フィルム
５２５が透明粘着材５２４によって接合されたものであ
る。フィルム状レンチキュラレンズシート５２の周辺部
は、接着剤５３によってレンチ用保持部材７に固定され
ている。

【００２６】基材拡散フィルム５１１に付与する拡散特
性は、シンチレーションを低減するのに必要な程度とし
て、ヘイズ値で３０％から５０％程度の軽微な特性が望
ましい。この部分にこれより大きな拡散特性を付与する
と、解像力の劣化や効率の低下を生じる。一方、フィル
ム状レンチキュラレンズシート５２に用いる拡散フィル
ム５２５は、垂直方向の視野角を決定する要素となるの
で、目的とする視野角に応じてヘイズ値８０％以上の拡
散性が付与される。

【００２７】フレネル用保持部材６は、図２に示すよう
に断面が矩形枠を有する中空部と、矩形枠の短辺及び長
辺を夫々一方に延長した板部とからなるもので、例えば
溶融アルミニウムを押し出し成形することにより容易に
製造できる。一方の板部をストッパー部６１として用
い、他方の板部６２を接着部として用いる。このような
押し出し成形部材を４本用いて枠状に溶接してフレネル
用保持部材６にする。このような中空の成形部材は比較
的軽量であり、且つスクリーンの保持に十分な強度を有
している。

【００２８】レンチ用保持部材７も、図２に示すように
断面が矩形枠を有する中空部と、矩形枠の一辺を一方に
延長した板部７１とからなるもので、同じく溶融アルミ
ニウムを押し出し成形することにより容易に製造でき
る。このような押し出し成形部材を４本用いて枠状に溶
接してレンチ用保持部材７にする。レンチ用保持部材７
の枠形状は、フレネル用保持部材６の枠形状より大き
い。

【００２９】このような構造のフレネル用保持部材６の
板部６２に、フレネルレンズ５１２が外側になるよう張
力を加えながらフィルム状フレネルレンズシート５１の
縁部を折り曲げ、接着材５３を用いてフィルム状フレネ
ルレンズシート５１を板部６２に接着固定する。またレ
ンチ用保持部材７の板部７１にレンチキュラレンズ５２
１が内側になるよう張力を加えながらフィルム状フレネ
ルレンズシート５２の縁部を折り曲げ、接着材５３を用
いてフィルム状フレネルレンズシート５２を接着固定す
る。

【００３０】次にレンチ用保持部材７の中空部を、フレ
ネル用保持部材６のストッパー部６１で接するように、
押さえ金具を用いてスクリーンフレーム（図示せず）に
固定する。こうすると、フィルム状フレネルレンズシー
ト５１とフィルム状レンチキュラレンズシート５２の面
間隔ｔは一定の値に保たれる。この面間隔ｔは１ｍｍ以
上、５ｍｍ以下であることが望ましい。面間隔ｔが１ｍ
ｍ以下ではシンチレーションの低減効果が小さく、５ｍ
ｍ以上では解像力の劣化が顕著になる。

【００３１】このような構造の背面投射型スクリーンに
よれば、フィルム状フレネルレンズシート５１とフィル
ム状レンチキュラレンズシート５２の面間隔を、シンチ
レーションの低減に有効で、かつ解像力が劣化しないよ
うな状態に保つことができる。かつスクリーンの表面が
湾曲することなく、投射画像及び反射像の歪みを防止す
ることができる。また、フィルム状の薄型フレネルレン
ズシートを用いることにより、２重像の発生を軽減する
ことができる。

【００３２】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２である背面投射型ディスプレイについて説明する。図
３は本実施の形態における背面投射型ディスプレイの構
造を模式的に示す透視斜視図であり、光学系のみを図示
している。この背面投射型ディスプレイは、投射レンズ
３、フィルム状スクリーン５、光学エンジン８、ミラー
９、キャビネット１０を含んで構成される。光学系の構
成は、基本的には図４に示すものと同一である。またフ
ィルム状スクリーン５は、実施の形態１で説明したもの
と同一である。

【００３３】光学エンジン８は、光源となるランプ、照
明光学系、色分解光学系、液晶パネル、色合成光学系な
どが適切に配置され、照射光を液晶パネルによって空間
変調して画像を形成する画像光発生手段である。投射レ
ンズ３はその画像光を拡大投射するものである。

【００３４】光学エンジン８から投射レンズ３を介して
出射された画像光は、ミラー９によって反射され、その
反射光はフィルム状スクリーン５上で結像する。フィル
ム状スクリーン５によって拡散された画像光は、様々な
角度から画像として観察できる。上記の光学手段はキャ
ビネット１０の内部に配置され、キャビネット１０は装
置内へ外光が侵入するのを防止している。

【００３５】フィルム状スクリーン５には、図１に示し
たフィルム状レンチキュラレンズシート５２及びフィル
ム状フレネルレンズシート５１が用いられているが、両
者の面間隔は前述した値に保たれており、シンチレーシ
ョンの低減に有効で、解像力劣化を少なくすることがで
きる。又フィルム状フレネルレンズシート５１の厚みを
薄くでき、更にフィルム状スクリーン５の表面は十分な
平面性が保たれる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１及び２記載の発明によれば、レ
ンチキュラレンズシートとフレネルレンズシートに一定
の張力を与えることによって、高い平面性を維持するこ
とができ、その面間隔を適切な値に保持することができ
る。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、シンチレー
ションやゴースト像などの画像障害が少なく、解像力に
優れた背面投射型ディスプレイが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における背面投射型スク
リーンの概略構造を示す斜視図である。

【図２】本実施の形態における背面投射型スクリーンの
要部構造を示す部分断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２における背面投射型ディ
スプレイの概略構造を示す斜視図である。

【図４】一般的な背面投射型ディスプレイの基本構成を
示す模式図である。

【符号の説明】

１ランプ２液晶パネル３投射レンズ４スクリーン５フィルム状スクリーン６フレネル用保持部材７レンチ用保持部材８光学エンジン９ミラー１０キャビネット４１フレネルレンズシート４２レンチキュラレンズシート５１フィルム状フレネルレンズシート５２フィルム状レンチキュラレンズシート５３接着剤６１ストッパー部６２，７１板部４２１，５２３ブラックストライプ４２２レンチキュラレンズ５１１基材拡散フィルム５１２フレネルレンズ５２１レンチキュラレンズ５２２基材透明フィルム５２４透明粘着膜５２５拡散フィルム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルム状に形成されたレンチキュラレ
ンズシート及びフレネルレンズシートと、前記レンチキュラレンズシート及び前記フレネルレンズ
シートに張力を加え、両シートの面間隔を一定に保持し
た状態で両シートの周辺部を固定する枠状の固定部材
と、を具備することを特徴とする背面投射型スクリー
ン。
【請求項２】前記レンチキュラレンズシート及び前記
フレネルレンズシートの面間隔を１ｍｍ〜５ｍｍに設定
したことを特徴とする請求項１記載の背面投射型スクリ
ーン。
【請求項３】画像光を生成する画像光発生手段と、前記画像光発生手段の画像光を拡大し、結像位置に集束
させる投射レンズと、前記結像位置に設置され、前記投射レンズを介して投射
された画像光を表示する請求項１又は２記載の背面投射
型スクリーンと、を具備することを特徴とする背面投射
型ディスプレイ。