JP2003248272A - 透過型スクリーン - Google Patents
透過型スクリーンInfo
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Abstract
さ、垂直視野角、コントラストを向上させる透過型スク
リーンを提供することを目的とする。 【解決手段】光散乱フィルムの屈折率の異なる部分の形
状が、光散乱フィルム表面に対して縦長(あるいは、横
長)により、屈折率の高低からなる濃淡模様が形成され
ており、且つその屈折率の異なる部分が、フィルムの厚
さ方向に対し傾斜して層状に分布している構造にしたこ
とで散乱異方性を持たせたことを特徴とする透過型スク
リーンである。
Description
ートとレンチキュラーレンズシート、又はプリズムシー
ト等の組み合わせから構成されるプロジェクションスク
リーンに用いられるスクリーンの光散乱層に関し、特
に、透過型液晶プロジェクションテレビで、液晶プロジ
ェクターからの明るさ、垂直視野角、コントラストを向
上させる機能である光散乱特性に異方性を持たせるよう
に光散乱層を改良した透過型スクリーンに関するもので
ある。
形態としては、フレネルレンズシートとレンチキュラー
レンズシートとの組み合わせからなり、プロジェクター
からの投影光を結像(および、光散乱させて透過)させ
て機能する光散乱層が、スクリーンの何れかの場所に存
在する。
リカルレンズの並設方向(一般には、水平方向)である
所定の角度範囲には投影光を広げられるが、垂直方向に
は投影光をほとんど広げられない。主に垂直方向に光を
広げる主役的な役割を果たすために光散乱層が必要であ
る。また、光散乱層には、画面の明るさが均一になるよ
うに、プロジェクターからの入射光の中心点の輝度が局
所的に高くなり、シリンドリカルレンズの並設方向に縞
状に見える現象であるホットスポットをなくす役割もあ
る。
脂に屈折率の異なる光散乱性微粒子を分散配合するのは
公知であり、光散乱特性を得るために以下に例示される
様々な手法がある。レンチキュラーシートの成形品の内
部に光散乱性を有する微粒子を1種又は2種以上練り込
み、垂直方向に於ける視野特性の改善をしている(例え
ば、特許文献1参照。)。また、レンチキュラーシート
の成形品の出射面側に、微細な凹凸を形成(マット処
理)し、光利用効率を改善したり、ギラツキ防止と視野
特性の改善しているものもある(例えば、特許文献2、
3、4参照。)。また、フレネルレンズやレンチキュラ
ーシート自体に光散乱機能を付与するのではなく、最も
観察者側に位置する前面パネルの内部に光散乱性を有す
る微粒子を1種又は2種以上練り込むか、入射面側・出
射面側の表面に光散乱性を有する微粒子を分散配合させ
た樹脂を塗布形成し、外光吸収機能の改善、高解像度
化、コントラスト改善、視野特性の改善しているものも
ある(例えば、特許文献5、6参照)。
ョンスクリーン向けの光散乱層にかかる出願は公知であ
り多々あるが、表面をマット状に加工した樹脂シート
や、内部に散乱材を含有する光散乱シートを用いたスク
リーンの場合、光散乱の散乱出射光の範囲/方向に係る
特性を制御する機能を持たせることは原理上困難であ
り、現実的にそのような機能は持ち合わせていない。ま
た、技術的に難易度が高く、実用上十分であるとは言え
ないのが現状である。このため、不必要な方向への表示
画像の散乱光が生じ、結果として必要性のある垂直方向
への視野角を低下させるという問題点がある。
ートを用いることなく、異方性を持つ配光特性のスクリ
ーンを提示してある公報もある。しかし、光吸収層の存
在は無いのでコントラストは低減してしまう(特許文献
7参照。)。また、同様にモアレ改善の為に球状レンズ
を用い、異方性散乱層を持つスクリーンを提示してある
公報もあるが、製造の難しさと球状レンズ間の光吸収層
は必要な出射光まで吸収してしまい輝度の低減をしてし
まう(特許文献8参照。)。
異方性(光散乱出射指向性)を持たせ、縦の散乱範囲を
上下にシフトできる散乱指向性特性までも制御すること
が容易である光散乱部材とレンチキュラーレンズシート
(又はプリズムシート)を組み合わせることにより、不
要な散乱を軽減して、明るさ、コントラストを向上さ
せ、垂直視野角を自由にシフトさせる透過型プロジェク
ション用スクリーンを提供することを目的とする。
層を適用することで、明るさ、コントラストを向上さ
せ、垂直視野角シフトができる透過型プロジェクション
用スクリーンが提供される。
ーンは、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズ
シートとを組み合わせてなり、少なくとも一方のレンズ
シートには光散乱層を備える透過型スクリーンにおい
て、光散乱層を形成する光散乱フィルムに、散乱異方性
を持たせことを特徴とする透過型スクリーンである。
は、前記異方性光散乱フィルムの屈折率の異なる部分の
形状が、光散乱フィルム表面に対して縦長(あるいは、
横長)により、屈折率の高低からなる濃淡模様が形成さ
れており、且つその屈折率の異なる部分が、フィルムの
厚さ方向に対し傾斜して層状に分布している構造である
こと特徴とする請求項1記載の透過型スクリーンであ
る。
乱層を説明する。図1は、屈折率の異なる部分が不規則
な形状・厚さで分布して、屈折率の高低(同図では、黒
と白で表現する)からなる濃淡模様が形成された光散乱
フィルム(1)を示す説明図であり、左が平面図,右が
断面図である。
部分の形状は、光散乱フィルム表面に対して横長であ
る。また、断面図から分かるように、屈折率の異なる部
分は、フィルムの厚さ方向に対して傾斜して層状に分布
した構造である。図1では、屈折率の異なる部分が、層
状に傾斜している方向については、屈折率の分布は一様
(傾斜方向では、濃淡が変化していない)である。
を示す説明図であり、左が平面図、右が断面図である。
図2では、屈折率の異なる部分の形状は、光散乱フィル
ム表面に対して縦長であり、また、屈折率の異なる部分
が、層状に傾斜している方向については、屈折率の分布
は不規則(傾斜方向でも、濃淡が変化している)であ
る。
ついて、まず、断面図で考える。屈折率の異なる部分が
層状に分布した上記傾斜方向に沿った角度(フィルムの
垂線から角度θをなす、図の矢印2の方向)で入射する
光に対しては、光散乱が生じることになる。
の方向)で入射する光に対しては、単なる透明フィルム
として機能し、入射光は散乱されずに出射する。
部分の形状が、光散乱フィルムの表面に対して縦長(あ
るいは、横長)であると、その部分に入射する光が散乱
出射する場合には、それぞれの部分からの出射光の光散
乱特性が、横長(あるいは、縦長)となるような異方性
を持つ。図1では形状が横長であるから出射光は縦長に
散乱し、図2では形状が縦長であるから出射光は横長に
散乱することになる。このことは、光散乱フィルムの作
製工程で後述する。
持つ入射角度依存性の一例を示すグラフである。図中実
線(4)で示すように、ある特定入射角度範囲(図では
0度から60度)の光に対してはヘイズ値が80%以上
あり、逆にそれとは対称な入射角度(図では?60度か
ら0度)の光に対してのヘイズ値は20%以下となって
おり、これが 本明細書中で言う散乱性の入射角度依存
性を指す。
の表面に対して横長であると、その部分に入射する光が
散乱出射する場合には、それぞれの部分からの出射光の
光散乱特性が、縦長となるような異方性を持つ。
度(傾斜角度0度)にして、平面図形状が縦横で異なら
せると、入射角度0度の入射光に対してヘイズ値を高く
維持し、水平方向より垂直方向を多くすことができ、散
乱光に指向性を持たせる。図4に示すように、縦長の楕
円形となるような分布となる。
れる。フィルムの厚み方向の法線と平行に傾斜を付けな
いで作製すると、厚み方向の法線から入射する光が出射
光の指向性を自由に操れる光散乱フィルムになる。
造について詳細に説明する。上述したように、本発明の
光散乱フィルム(1)の内部には、屈折率の異なる部分
が不規則な形状・厚さで分布することにより、屈折率の
高低からなる濃淡模様が形成されている。
が悪くなり、逆に大きすぎるとどのような角度で光が入
射しても光散乱が生じてしまうことになり、散乱性の入
射角依存性を持たせることが困難となる。そのため、表
面上の屈折率差だけでは光散乱が生じず、フィルムに厚
みがあることで十分な散乱性を持つような最適な屈折率
差である必要がある。
に、屈折率差が0.001から0.2の範囲で適宜選択
し、同様にフィルムの厚みも前記屈折率差に応じて10
00μmから1μmの範囲で適宜選択している。
と、屈折率が1.56(屈折率差0.04)の部分を層
状に分布させて、濃淡模様を形成することで、十分な散
乱性と入射角度選択性を持つ光散乱フィルムを得ること
ができた。
などにより制限を受けるため、大きな屈折率差を持つ場
合はフィルムを薄く、小さな屈折率差を持つ場合はフィ
ルムを厚くすることで、本発明の光散乱フィルムを実現
することが可能である。
生じさせるためにランダムで規則性はないが、必要な散
乱性を持たせるために、その平均の大きさは直径で0.
1μmから300μmの範囲内で、それぞれの用途での
必要な散乱性に応じて適宜選択される。
つ屈折率の高低からなる濃淡模様とすることで、約±4
0度程度の散乱広がりをもつ散乱性を得た。
上での分布は、光散乱を生じさせるためにランダムで規
則性はないが、必要な散乱性を持たせるために、フィル
ム全体の平均屈折率を<n>とすると、その確率分布は
<n>を中心とする正規分布を呈する。あるいは屈折率
nの最小値nminで最大値をとり指数関数的に屈折率
の最大値nmaxまで単調減少するような確率分布、或
いは単調増加する確率分布に従って分布していてもよ
い。
ルムとレンチキュラーレンズシートを組み合わせた透過
型プロジェクション用スクリーン投射型画像表示装置の
一例について概略を示す説明図である。透過型プロジェ
クションスクリーンは、図示のように光源(5),コリ
メーターレンズ(6a)、画像表示部(7),投影レン
ズ系(6b)、フレネルレンズシート(8)、スクリー
ン(11)[レンチキュラーレンズシート(9)、光散
乱微粒子層(10)、異方性光散乱フィルム(1)]と
から構成される。
クリーン(11)の光散乱微粒子層(10)と光散乱フ
ィルム(1)の組み合わせに特徴があり、光源(5)や
画像表示部(7)および投影レンズ系(6b)に特に限
定はなく、画像表示部(7)と光源(5)が図示のよう
に別体となっている所謂「液晶プロジェクター」、「反
射型プロジェクター」や「スライドプロジェクター」で
も、あるいはそれらが同体となっている「CRT型プロ
ジェクター」でもよい。
(7)で表示された小サイズの画像は、投影レンズ系
(6b)により拡大投影されて、フレネルレンズシート
(8)によりほぼ平行光(12)にして、スクリーン
(11)上に大サイズの画像を結像する。スクリーン
(11)のレンチキュラーレンズシート(9)により水
平方向へ画像光(図示せず)を広げて、縦方向は散乱範
囲を特定できない光散乱微粒子層(10)にて散乱し
て、制御することができる光散乱フィルム(1)によ
り、指向性をもたらした画像光(15)が、観察者の目
に到達して画像が認識される。従って、画像光(13)
の垂直紙視野角について散乱範囲を特定できない従来ス
クリーン及び従来拡散板及び従来拡散フィルムに比べて
不必要な散乱を生じることなく、画像光(15)の様に
観察者の眼に入射する光量が上のみに広がるように、ま
たは下のみに広がるように、垂直視野角を自由にシフト
させることができる。
(16)がスクリーン(11)の光散乱フィルム(1)
に入射すると、従来のスクリーンでは表面で散乱反射が
生じるため表示コントラストの低下を招いてしまうが、
本発明では、画像表示光(13)、(15)と周辺光
(16)とではスクリーン(11)の光散乱フィルム
(1)への入射角度が異なるため、スクリーン(11)
の光散乱フィルム(1)が持つ入射角度選択性により、
特に水平方向からの光の散乱が少なくなる。このため、
表示コントラストが周辺光(16)により低下するとい
うことも無く、高コントラストな画像表示が可能とな
る。
(1)と光散乱微粒子層(10)とレンチキュラーレン
ズシート(9)を透明粘着材によりラミネートしたりす
ることも可能である。
ム(1)を透明粘着材により前面保護板にラミネートし
たりすることも可能である。
と光散乱微粒子層(10)と組み合わせる光散乱フィル
ム(1)を作製する手段について説明する。光散乱フィ
ルム(1)は光学的な露光手段により作製することがで
きる。図6は、図1に示す構造の光散乱フィルムを、ラ
ンダムマスクパターンを利用して作製する光学系の一例
を示す説明図である。UV光源(17)から出た紫外光
をコリメート光学系(18)により平行光(19)と
し、マスク原版(20)を照射する。マスク原版(2
0)は、ガラス基板(22)とランダムパターンである
クロムパターンとからなる。
の面には感光材料(21)を密着して配置しており、マ
スク原版(20)のパターンを感光材料(21)に露光
照射する。この際、図示のようにUV平行光(19)と
マスク原版(20)は所定角度αだけ傾いて配置されて
いるため、パターン露光は感光材料(21)中で、所定
角度傾いてなされることになる。この角度が、光散乱フ
ィルム中の屈折率の異なる部分の傾斜角度(すなわち、
入射角度依存性の散乱ピーク角度θ)に相当しすること
になるので、前記角度は用途に応じて0から60度程度
の範囲内で適宜選択される。
は、UV光の露光部と未露光部との屈折率の変化の形態
で記録できる感光材料であり、記録しようとする濃淡模
様より高い解像力を持ち、その厚みの方向にもパターン
を記録できるような材料である必要がある。
グラム用感光材料が利用でき、アグファ社製ホログラム
用銀塩感光材料8E56乾板,デュポン社製ホログラム
用感光材料HRFフィルムあるいは重クロム酸ゼラチ
ン,ポラロイド社製DMP?128記録材料などが使用
可能である。
マスク原版(20)は、計算機を用いた乱数計算から作
製した白黒パターンデータを、所謂フォトリソグラフィ
ーの手法によりガラス基板(22)上の金属クロムパタ
ーン(23)としてエッチングしたものを用いた。もち
ろんマスク原版の作成方法としては、上記方式に限定さ
れるものではなく、リス乾板を使った写真手法などによ
り作製しても同様なマスクを作製できることは周知であ
る。
光散乱フィルムを、スペックルパターンを利用して作製
する光学系の一例を示す説明図である。レーザー光源
(25)から出たレーザー光(26)ですりガラス(2
7)を照射する。すりガラス(27)のレーザー照射側
とは反対の面には、所定距離Fをおいて感光材料(2
1)を配置し、すりガラス(27)で透過散乱したレー
ザー光が作り出す複雑な干渉パターンであるスペックル
パターンが感光材料(21)に露光照射される。
と感光材料(21)は所定角度αだけ傾いて配置されて
いるため、スペックルパターンは感光材料中で、所定角
度傾いて露光されることになる。この角度が、光散乱フ
ィルム中の屈折率の異なる部分の傾き(すなわち、入射
角度依存性の散乱ピーク角度θ)に相当しすることにな
るので、前記角度は用途に応じて0から60度程度の範
囲内で適宜選択される。
オンレーザーの514.5nm,488nmまたは45
7.9nmの波長のうち、感光材料の感度に応じて適宜
選択して使用することができる。また、アルゴンイオン
レーザー以外でもコヒーレント性の良いレーザー光源で
あれば使用可能であり、例えばヘリウムネオンレーザー
やクリプトンイオンレーザーなどが使用できる。
良い光が粗面で散乱反射または透過した時に生ずる明暗
の斑点模様であり、粗面の微小な凹凸で散乱した光が不
規則な位相関係で干渉するために生ずるものである。
治ほか著 1994年11月25日発行」の記述(p.
266〜p.268 )によれば、濃度や位相が位置に
よってランダムな値を示すようなスペックルパターンで
は、前記パターンの大きさは、感光材料から拡散板を見
込む角度に反比例して、パターンの平均径が決定され
る。従って、拡散板の大きさを、水平方向よりも垂直方
向で大きくした場合、感光材料上に記録されるパターン
は、水平方向よりも垂直方向が細かいものとなる。
ルパターンでは、使用するレーザー光の波長λおよびす
りガラスの大きさD,すりガラスと感光材料との距離F
が、記録されるスペックルパターンの平均サイズdを決
定することになり、一般に、dは次式で表される。 d=1.2λF/D
向の平均の長さtは t=4.0λ(F/D)2 で表される。
乱性を持つように最適化することで所望の3次元的な屈
折率分布を持つ光散乱フィルムを得ることが出来る。
2とすると、d=1.2μm,t=8μmとなり、フィ
ルム表面上の濃淡模様は平均1.2μmで分布し、フィ
ルムの厚み方向には、前記傾斜角度に従った方向に平均
8μmの大きさで分布することになる。
の大きさであり、実際にはこれらの大きさを中心に大小
様々な大きさで、屈折率の異なる部分が表面上および奥
行き方向に傾斜して分布することになり、図2に示すよ
うな本発明の光散乱フィルムとなる。
散乱異方性を持つ光散乱フィルムは、すりガラス(2
7)の大きさを縦横で異ならせ、長方形あるいは楕円形
とすることで、図7に示す光学系で作製できる。
きさDが縦(y)方向と横(x)方向で異なり、前記
(F/Dx)=2,(F/Dy)=20で、他の条件が
上記と同じだとすると、スペックルパターンの横方向の
平均サイズdx=1.2μmで、縦方向の平均サイズd
y=12μmとなり、縦横比1:10の平均サイズのス
ペックルパターンが得られる。これを、<作製手段2>
と同様に露光することで、縦横方向の散乱性が異なる散
乱異方性を持つ本発明の光散乱フィルムが得られる。
であり、本発明はこれに限るものではなく、あるいは光
学的な露光手段でない作製方法においても、本発明の光
散乱フィルムは実現される可能性がある。このように作
製された異方性光散乱フィルムと各種作製方法が公知で
ある光散乱微粒子層とレンチキュラーレンズシートを組
み合わせる。
とでもよく、また片面レンチキュラーにもラミすること
も可能である。特に制限を持たない。
に、通常レンチキュラーレンズシートにより出射光は水
平方向に広がり、水平方向視野は確保できる。垂直方向
の視野は、散乱特性に異方性及び指向性を持たせ、垂直
方向の散乱範囲に係る散乱特性を制御した光散乱層によ
り、散乱指向性を持たない光散乱層より自由にシフトで
き、結果として、不必要な散乱を生じることなく、プロ
ジェクターからの投影光を好適に上のみに広がるよう
に、または下のみに広がるように出射させることができ
る。
方向からの角度で入射する周辺光などには光散乱が生じ
るのが少なく(直接透過あるいは反射する光散乱性に入
射角度選択性を持つため)、表示のコントラストが向上
する。
左が平面図,右が断面図である。
左が平面図,右が断面図である。
の一例を示すグラフである。
についてのを説明図である。
示す断面概略図である。
ターンを利用して作製する光学系の一例を示す説明図で
ある。
ルパターンを利用して作製する光学系の一例を示す説明
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】フレネルレンズシートとレンチキュラーレ
ンズシートとを組み合わせてなり、少なくとも一方のレ
ンズシートには光散乱層を備える透過型スクリーンにお
いて、光散乱層を形成する光散乱フィルムに、散乱異方
性を持たせことを特徴とする透過型スクリーン。 - 【請求項2】前記光散乱フィルムの屈折率の異なる部分
の形状が、光散乱フィルム表面に対して縦長(あるい
は、横長)により、屈折率の高低からなる濃淡模様が形
成されており、且つその屈折率の異なる部分が、フィル
ムの厚さ方向に対し傾斜して層状に分布している構造で
あること特徴とする請求項1記載の透過型スクリーン。
Priority Applications (1)
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JP2001389440 | 2001-12-21 | ||
JP2002366317A JP2003248272A (ja) | 2001-12-21 | 2002-12-18 | 透過型スクリーン |
Publications (1)
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A02 | Decision of refusal |
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