JP2003280106A - 透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、拡散剤やスペーサーを使用する手段
によらない、容易なピッチ設定により効果的にモアレの
発生を防止可能な、安価な透過型スクリーンを提供する
ことを課題とする。 【解決手段】基板の片面に、単位レンズが２次元的に略
マトリクス配列してなるマイクロレンズアレイ部を有す
るマイクロレンズシートと、同心円状の輪帯からなる周
期構造を有するフレネルレンズとからなる透過型スクリ
ーンにおいて、マイクロレンズシートは、透光性基板の
片面に、ハニカム状に単位レンズを隙間無く配列してな
るマイクロレンズアレイ部を有する構成であり、単位レ
ンズは、それぞれ外形の輪郭が略正６角形状であり、そ
の配列ピッチが、フレネルレンズの輪帯の周期以下であ
ることを特徴とする透過型スクリーンである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクシ
ョンテレビ・ディスプレイ等の背面投射型ディスプレイ
に用いるレンズアレイシート及びこれを用いた透過型ス
クリーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の透過型スクリーンは、片面に同心
円状の凹凸が形成されたフレネルレンズ、円筒状のシリ
ンドリカルレンズを一方向に揃えて配設したレンチキュ
ラーレンズと、そのどちらか、あるいは片方、もしくは
別体の基材に拡散層を設ける構成が一般的である。これ
らの透過スクリーンを構成する部品は、プロジェクター
側から順に、フレネルレンズレンチキュラーレンズ、前
面板と配置されるのが、一般的である。このレンチキュ
ラーレンズとフレネルレンズの周期構造同士がモアレを
発生し、投影画像上に鮮明な縞を発生するためスクリー
ンとしては好ましくなく、これを取り除くために拡散剤
をレンズシート中に混入したり、レンチキュラーレンズ
とフレネルレンズのピッチ比を適切に設定する手法が公
知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】昨今のハイビジョン放
送などのＨＤＴＶの普及やデータプロジェクターとして
の用途の広がりから、投影画像の高精細化が進んでお
り、これに呼応してフレネルレンズやレンチキュラーレ
ンズなどにも、それぞれのレンズピッチを細かくする事
が求められるようになってきている。レンズピッチが細
かくなることで、スクリーン全体でのピッチ構造の総数
が多くなり、これまで以上にモアレの発生確率が増えて
きている。特に、従来の透過型スクリーンを構成するレ
ンチキュラーシートやフレネルレンズのピッチは、投影
される映像の画素との関係で大きくするには限界があ
り、モアレの除去を行うのに必要なピッチ比の設定が困
難になってきている。

【０００４】また、従来のスクリーンで発生するモアレ
は、スクリーン面上のどの位置でも垂直方向の構造とな
っているレンチキュラーレンズとフレネルレンズとの間
で生じている。これらスクリーン面上の任意点における
フレネルレンズの輪帯との間に生じるモアレは、微視的
にはフレネルレンズの輪帯が持つ傾きの水平成分とレン
チキュラーレンズとのモアレである。

【０００５】この輪帯の傾きは、フレネルレンズの中心
を１周することで、０°〜３６０°の範囲で変化する
が、輪帯には方向性がなく、レンチキュラーにも上下が
対称なので、レンチキュラーレンズとの相対的な角度変
化は０°から９０°の範囲となる。このとき、フレネル
レンズの輪帯が持つ“傾きの水平成分”は、レンズピッ
チを最小として、真横に向いたときに無限大となり、ス
クリーン面上にはその場所に応じて、フレネルレンズの
ピッチ以上無限大未満の水平ピッチが存在している。

【０００６】一般的には、モアレはピッチ比が（整数＋
０．１）倍のときに強く発生するため、フレネルレンズ
とレンチキュラーレンズを組み合わせた場合、フレネル
レンズの水平方向のピッチは広い範囲で規則的に分散す
るため、多かれ少なかれモアレが発生する事となる。こ
のため、十分なピッチ比を確保するために、必要以上に
細かなピッチを設定しなければならなかったり、結果的
に発生してしまう高次のモアレを拡散剤やスペーサーの
使用などの２次的な解決手段を用いなければならず、加
工コストや加工収率、精度の点で問題があった。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、スクリーンのピッチを必要以上に細かくするこ
となく、拡散剤やスペーサーを使用する手段によらな
い、容易なピッチ設定により効果的にモアレの発生を防
止可能な、拡散剤やスペーサー等の材料の節減ができ、
これまで以上に経済性の高い、安価な透過型スクリーン
を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、基板の片面に、単位レンズ
が２次元的に略マトリクス配列してなるマイクロレンズ
アレイ部を有するマイクロレンズシートと、同心円状の
輪帯からなる周期構造を有するフレネルレンズとからな
る透過型スクリーンにおいて、マイクロレンズシート
は、透光性基板の片面に、ハニカム状に単位レンズを隙
間無く配列してなるマイクロレンズアレイ部を有する構
成であり、単位レンズは、それぞれ外形の輪郭が略正６
角形状であり、その配列ピッチが、フレネルレンズの輪
帯の周期以下であることを特徴とする透過型スクリーン
である。

【０００９】また、請求項２に係る発明は、請求項１記
載の透過型スクリーンにおいて、前記マイクロレンズア
レイ部における単位レンズの配列ピッチＰｌと、フレネ
ルレンズの輪帯のピッチＰｆとの比Ｐｌ／Ｐｆが、１／
１．２１２以下であることを特徴とする。

【００１０】また、請求項３に係る発明は、請求項１ま
たは２記載の透過型スクリーンにおいて、前記マイクロ
レンズアレイ部の反対側となる透光性基板面に、マイク
ロレンズアレイ部に対応した開口部を形成した遮光層を
持った構成であることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】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詳細に説明す
る。まず、従来のフレネルレンズ−レンチキュラーレン
ズの構成によるスクリーンについて簡単に説明する。図
２に従来の透過スクリーンの一例を示す。フレネルレン
ズの輪帯位置によって、レンチキュラーレンズとの相対
的な位置関係により、そのモアレを起こすピッチ比が変
化し、図２中のグラフに示すとおり、その範囲は広い範
囲にわたる。この範囲の内、レンチキュラーレンズのピ
ッチに対して（整数＋０．１）倍のピッチとなる場合に
強いモアレが発生する。

【００１２】次に、本発明のフレネルレンズ−マイクロ
レンズの構成によるスクリーンについて簡単に説明す
る。図１に本発明の透過スクリーンの構成の一例を示
す。この例では２枚構成の透過型スクリーンで、フレネ
ルレンズとマイクロレンズの２枚のレンズシートから構
成されている。フレネルレンズとマイクロレンズを組み
合わせる場合、そのマイクロレンズの形状をハニカムと
し、要素レンズ間の隙間を極減する事で６角形の構造と
なるので、そのフレネルレンズとのモアレが起きる構造
は６０°周期となる。このため、図１中のグラフに示す
とおり、従来の構成と異なり、（整数＋０．１）倍のピ
ッチとなる組み合わせ範囲が大幅に減り、個々のピッチ
比に対してのみモアレが発生しないようにすれば良く、
容易にモワレの発生を減らすことが可能となる。

【００１３】上述のように、モアレはピッチ比が（整数
＋０．１倍）のときに強く発生する。マイクロレンズア
レイのピッチＰｌを８０ミクロンに固定した場合、フレ
ネルレンズのピッチＰｆが８０×１．１＝８８ミクロン
のとき、および８０／１．１＝７２．７ミクロンのとき
にモアレが最大となり、７２．７〜８８ミクロンの範囲
でのＰｆの選定は好ましくない。Ｐｌ＝８０ミクロン
で、Ｐｆ＝９７ミクロンの場合とＰｆ＝３７ミクロンの
場合、前者ではモアレが発生せず、後者ではモアレの発
生が確認された。前者では８０／９７＝１／１．２１２
となり、後者では８０／３７＝２．１６２＝２＋０．１
６２となることから、モアレの発生が確認されなくなる
値は、小数点以下が０．１６２〜０．２１２の範囲に存
在すると推測されるが、本発明では１．２１２を臨界値
とする。

【００１４】また、これらのレンズシートを構成する素
材は、その特性から光透過性を有する材料であれば特に
限定するものではないが、その生産性、耐久性等を考慮
するとプラスチック系の素材を用いることが望ましい。
プラスチック素材としては、例えばポリメタクリル酸メ
チルなどのアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ア
クリルースチレン共重合体樹脂、スチレン系樹脂、ポリ
塩化ビニル樹脂などを例示することが出来る。

【００１５】また、ファインピッチな微細な加工を行う
ことが出来るため、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
いると好ましい。放射線硬化型樹脂としては、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。ウレタン（メタ）オリゴマーとしては、
特に限定する物ではないが、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事が出来る。

【００１６】エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマー
としては、特に限定する物ではないが、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、フェノールノボラジック型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＡ型プロビ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。また、ここで挙げた例はあくまで一例であ
り、これらの形状を限定するものではない。

【００１７】本発明の透過型スクリーンは、前記マイク
ロレンズアレイ部の反対側となる透光性基板面に感光性
樹脂層を設け、マイクロレンズアレイ部を通して露光に
よる各単位レンズの集光部の前記樹脂層を硬化させ、該
集光部を開口部を形成し、一方前記樹脂層の非集光領域
の未硬化表面に遮光層を形成した構成である。

【００１８】上記遮光層の好ましい形成方法として、感
光前に粘着性を有する感光性樹脂の光硬化による非粘着
に変性する性質を利用して遮光層を形成する方法につい
て説明する。まず、レンズアレイ部反対側の透光性基板
表面に、粘着性を持つ感光性樹脂層を形成し、レンズア
レイ部側から紫外線を入光して各単位レンズの集光部分
のみを感光、硬化させて粘着性を失わせた後、前記樹脂
層の全面に、例えば、黒色インキ層を有する転写フィル
ムをニップして、前記樹脂層が未硬化状態で粘着性を有
する非集光部のみに、黒色インキ層を転写することによ
り形成される。遮光層形成後には感光性樹脂層全面に紫
外線を後露光することにより、全面を硬化させることが
望ましい。実際に、マイクロレンズアレイシ−トを透過
型スクリーンとして用いる際、液晶プロジェクター等か
ら投射され、マイクロレンズアレイ部側より入光する映
像光の光路は、前記集光部分を通ることになる。すなわ
ち、前記遮光層は映像光の光路を遮ることはないので、
映像光の輝度を保つことが可能であり、光路外の箇所の
みに形成された黒色インキ層よりなる遮光層により、表
示画像のコントラストが向上する。

【００１９】

【発明の効果】本発明により、拡散剤やスペーサーなど
の追加を前提とせずに、容易なピッチ設定によりモアレ
の発生を効果的に抑制することが出来るため、レンズシ
ートの加工に際してのピッチに関する制約が大幅に緩和
される。これにより、加工上、最も経済的なピッチを選
んで加工しても不具合が生じない場合が多くなり、単一
品の大量生産につながり、メリットが大きい。

【００２０】それにつれて、スクリーンの光学特性の大
部分を形成するマイクロレンズの形状自由度も増えるた
め、これまで以上に能動的な光学特性のコントロールも
可能になるなどの利点も生ずる。

【００２１】以上のことから、高精細な、ハイビジョン
などのＨＤＴＶやデータプロジェクターとしての用途へ
の対応が容易になり、結果として安価かつ高品質なスク
リーンの提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての透過スクリーンにお
いて、モアレを説明するために示した説明図である。

【図２】従来の一例としての透過スクリーンにおいて、
モアレを説明するために示した説明図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の片面に、単位レンズが２次元的に略
   マトリクス配列してなるマイクロレンズアレイ部を有す
   るマイクロレンズシートと、同心円状の輪帯からなる周
   期構造を有するフレネルレンズとからなる透過型スクリ
   ーンにおいて、 マイクロレンズシートは、透光性基板の片面に、ハニカ
   ム状に単位レンズを隙間無く配列してなるマイクロレン
   ズアレイ部を有する構成であり、 単位レンズは、それぞれ外形の輪郭が略正６角形状であ
   り、その配列ピッチが、フレネルレンズの輪帯の周期以
   下であることを特徴とする透過型スクリーン。
2. 【請求項２】前記マイクロレンズアレイ部における単位
   レンズの配列ピッチＰｌと、フレネルレンズの輪帯のピ
   ッチＰｆとの比Ｐｌ／Ｐｆが、１／１．２１２以下であ
   ることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
3. 【請求項３】前記マイクロレンズアレイ部の反対側とな
   る透光性基板面に、マイクロレンズアレイ部に対応した
   開口部を形成した遮光層を持った構成であることを特徴
   とする請求項１または２記載の透過型スクリーン。