JP2004045588A

JP2004045588A - 透過型スクリーン

Info

Publication number: JP2004045588A
Application number: JP2002200917A
Authority: JP
Inventors: Takashi Abe; 阿部　崇
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】本発明は、高精細・高解像度と広視野角を有する薄型の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】プロジェクターからの投射光を、ほぼ平行光として射出する作用をもつフレネルレンズシートと、光学的に形成されたブラックマトリックス（ＢＭ）からなる遮光層を有する単位レンズが２次元配列したマイクロレンズシートとを少なくとも備える透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズシートの基材面に拡散層が形成されたフレネルレンズシートであって、該拡散層が入射面となるように配置し、一方前記マイクロレンズシートを、フレネルレンズとマイクロレンズが対向するように出射側に配置したことを特徴とする透過型スクリーンである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくともフレネルレンズシートとマイクロレンズシートからなる高視野角、高解像度を有する薄型の透過型スクリーンに関し、さらに詳細には、液晶投射型やＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇを用いた方式）投射型のプロジェクションテレビなどに用いられる薄型の透過型スクリーンに関するする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リア型プロジェクションテレビは、ＣＲＴ投射型のテレビが安価で提供できるため、欧米を中心に広く普及している。これに対し、近年液晶や米国ＴＩ社のＤＬＰを用いた光学エンジンを搭載したプロジェクションテレビが、ＣＲＴ投射型のテレビに比較して、高精細で軽量、省エネルギー型であるため次第に前者に置き換わって採用されてきている。
【０００３】
この液晶投射型やＤＬＰ投射型テレビ向けのスクリーンに、本発明者らはレンズをファイン化し、それに同期させた高濃度なブラックストライプ（ＢＳ）を設けたファインピッチＢＳ付きスクリーンを開発し提供してきた。
【０００４】
このファインピッチＢＳ付きの液晶投射用スクリーンでは、フレネルレンズと相対するレンチキュラーレンズがファイン化と高濃度なＢＳを設けたファインピッチスクリーンを使用しているため、広視野角、高解像度、高コントラストなどに優れ、デジタル高精細（ＨＤＴＶ）画像に対応した高精細パネルを使用した液晶投射用テレビの中でも、その優れたスクリーン性能で高性能な性能を示している。
【０００５】
しかし、この液晶投射用スクリーンでは、そのレンチキュラースクリーンの入射側にレンチキュラーレンズを用いているため、水平方向の視野角には優れるが、垂直方向の視野角は、その構成材料の拡散板によるため垂直半値角（中心部に対して輝度が半分になる角度）は１０度程度と直視管ＣＲＴに比較し、角度依存性が大きく、結果として垂直方向の視野が狭い。そのため４０インチ以下の小型テレビでは上から見下ろすことが多く、垂直方向の視野角が狭い。
【０００６】
その対策として、フレネルレンズの入射面側に垂直方向に並列にならんだレンチキュラー（以下、Ｖレンチと称する）を設け、垂直半値角を１５度近くまで拡大する方法がある。しかし、この場合でも１５度レベルであり、まだＣＲＴ直視管に比べ垂直方向の視野角が狭い。ＣＲＴ直視管同等レベルと同じ観察目線を垂直に動いた場合気にならない様にするには２０〜３０度近くの垂直半値角を得る必要がある。
【０００７】
また、Ｖレンズのように、レンチとフレネルの間にＶレンズをいれる等してあるが、レンズを増やすことは結果的にコスト高になる。
【０００８】
また、従来より行っている拡散板で垂直視野角を拡げる方法は、必然的に濃度を増やすことにつながり、結果として画像のボケにつながり解像度を落とす要因になる他、拡散材の高濃度化により分散不良の要因になるため好ましくはない。
【０００９】
また、さらに解像度を落とす原因としては、フレネルレンズとレンチキュラースクリーンンの密着性の低下がある。両者のレンズ間の隙間があくとレンズピッチをファイン化しても解像度低下し画像のボケになる。このようなスクリーンがシート状のアクリル、アクリル−スチレンなどの剛性の高い樹脂を基材として形成されているため、温度湿度による伸び縮が生じ、結果として「反り」「たわみ」が生じ両者のレンズ間の隙間が開きやすく、解像度低下し、画像のボケになる。
【００１０】
これを防ぐため、意識的にお互い密着するように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それぞれ反りなどをつけて物理的に密着するようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたもので、液晶投射型あるいはＤＬＰ投射方式のプロジェクションテレビ等に用いられる高精細・高解像度と広視野角を有する薄型の透過型スクリーンを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、プロジェクターからの投射光を、ほぼ平行光として射出する作用をもつフレネルレンズシートと、光学的に形成されたブラックマトリックス（ＢＭ）からなる遮光層を有する単位レンズが２次元配列したマイクロレンズシートとを少なくとも備える透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズシートの基材面に拡散層が形成されたフレネルレンズシートであって、該拡散層が入射面となるように配置し、一方前記マイクロレンズシートを、フレネルレンズとマイクロレンズが対向するように出射側に配置したことを特徴とする透過型スクリーンである。
【００１３】
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スシートの出射面となる最外層に透明層を設け、該透明層が保護層を兼ねた層であることを特徴とする。
【００１４】
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、前記透過型スクリーンの構成に、さらに観察側に前面板を配設し、該前面板がスクリーンの保護を兼ねた前面板であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の透過型スクリーンにおいて、前記前面板の観察側の最外面にハードコート層、帯電防止層、反射防止層のいずれかの層を少なくとも１種以上設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズシートおよびマイクロレンズシートの厚みが２ｍｍ以下の厚みであることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項１、２、５のいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズシートとマイクロレンズシートとを重ね合わせた外周部を額縁状のスクリーン枠で固定、保持されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１、２、５のいずれか１項に記載の透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズシートとマイクロレンズシートとを重ね合わせて予め一体化した後スクリーンの外周部を額縁状のスクリーン枠で固定、保持されていることを特徴とする。
【００１９】
【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を参照して説明する。
図１は、本発明の透過型スクリーンの構成の一例を示した断面図である。本発明の透過型スクリーンは、プロジェクターからの投射光を、ほぼ平行光として射出する作用をもつフレネルレンズシートＣと、フレネルレンズシートＣからの出射光を受け、マイクロレンズ４を用いて光学的に形成されたブラックマトリックス（ＢＭ）からなる遮光層６を有するマイクロレンズシートＢと前面板Ａとを投射光入射側からこの順に配設した透過型スクリーンである。そして、フレネルレンズシートの基材２面に拡散層１が形成されたフレネルレンズシートであって、この拡散層が入射面となるように配置し、一方マイクロレンズシートを、フレネルレンズ３とマイクロレンズ４が対向するように配置し、前面板Ａの観察側最外面にハードコート層、帯電防止層、反射防止層等の表面処理層９を施したものである。
【００２０】
まず、本発明の特長であるフレネルレンズシートについて述べる。このフレネルレンズシートは入射側に位置される。入射側には拡散層が形成される。この拡散層は通常ポリエステルフィルム（ＰＥＴ）などのフレネル基材にアクリルやアクリルオキセタンなどの樹脂バインダーにアクリル（ＭＭＡ）やアクリル−スチレン（ＭＳ）等のアクリル系ビーズの拡散材を拡散させた拡散塗料をロールコートやダイコートなどのコーティングに　より形成される方法が用いられる。その他、あらかじめコーティングされた拡散フイルムをラミネートするか、基材を共押しなどで拡散層と透明層を押し出しで形成されたフイルムやシート状のＰＥＴやポリカーボネート（ＰＣ）などの基材が選定される。いずれも入射側のみが拡散層で、しかも厚みが薄いことが重要である。
【００２１】
次に、出射側にはフレネルレンズ層を形成する。これはアクリル系などの紫外線硬化型樹脂をフレネルレンズ金型上の塗布コートし上記フレネル基材を重ね合わせ基材側より紫外線を照射しレンズ部を固化した後金型から剥離する。このとき、フイルム状のフレネル基材を用いる場合、上記フレネルレンズ金型をロール状に形成した型に巻き付け成形複製をすると連続した巻き取り状のフレネルレンズシートがえられる。
【００２２】
次に、これを所定の大きさに断裁する。図２に示すように、これをポリプロピレンやスチレン系ポリマーなどの樹脂で形成されたスクリーン枠１０（額縁状の樹脂枠）に上記フレネルレンズシートＣを張力を張った状態で固定する。この固定方法は後述するマイクロレンズシートＢとフレネルレンズシートＣをそれぞれ個別に枠に固定する方法と両者を一体化（両者を重ね合わせる）した後、枠に固定する方法がある。
【００２３】
このように、このフレネルレンズシートでは入射側に拡散層が形成されるため、解像度アップの場合重要な入射面での反射やフレネルレンズ内部でおこる迷光による二重像を防ぐ効果が大きい。このように、薄いフイルム上で作製すると巻き取り状で連続して拡散コーティング出来るため、量産効果が期待でき安価に提供できる。
【００２４】
次ぎに、フレネルレンズと対向するように配設するマイクロレンズとＢＭが形成されたマイクロレンズシートについて述べる。
【００２５】
上記マイクロレンズシートは出射側に位置する。本発明におけるマイクロレンズレンズシートは、マイクロレンズシートのレンズ面と反対面の集光部に相当する以外の領域、すなわち映像光が通過しない領域に黒色の光吸収遮光層（ブラックマトリックス：ＢＭ）を設け、その上に保護層を形成する。
【００２６】
以下に、上記マイクロレンズと黒色のＢＭ層を形成する方法について下記に説明する。
本発明の透過型スクリーンに使用されるマイクロレンズシートは、下記に示すような方法で作製される。
（ａ）基材片面に電離放射線硬化型樹脂によるマイクロレンズを並設し、他面が平　坦面である層を作製する。
（ｂ）上記マイクロレンズシートの平坦面に電離放射線硬化型樹脂層を形成する。
（ｃ）紫外線（ＵＶ）光源を、マイクロレンズ側からシートの平坦面に対して垂直に平行光のＵＶ光源を照射して、各マイクロレンズによって集光された部分の前記電離放射線硬化型樹脂を硬化させる。
（ｄ）この後、電離放射線硬化型樹脂層を形成したレンズシートの平坦面に全面に転写シート基材に黒色の着色層が形成された転写シートを前記着色層側で重ね合わせ、未硬化部分の前記樹脂の粘着性を利用して、前記着色層を未硬化部分にのみ付着させる。
（ｅ）硬化部分の着色層をレンズシートから剥離することにより透過部が白く円形に抜けたＢＭ状の遮光層が形成される。
【００２７】
上記工程（ｃ）の露光プロセスによれば、各シリンドリカルレンズに対しては、マイクロレンズ側からマイクロレンズシートの全面に平行光を一括的に照射するのと同等に機能することになる。
形成された遮光層は、実際のマイクロレンズシートへの電離放射線の照射による非集光部に対してであり、真に遮光層の形成が必要な箇所、すなわち映像光の通過しない領域に、確実な位置精度で形成できる、
【００２８】
また、上記工程（ｃ）の露光プロセスによれば、露光量に応じて粘着部の幅を制御することによって、遮光層の幅をコントロールできる。遮光層の幅を、非集光部の幅と（非集光部＋集光部）の幅との比をＢＳ率と定義し、十分なコントラスト得るためにはＢＭ率を（遮光部面積／透過部面積×１００％）５０％以上とするのが好ましい。
【００２９】
上記で得られた光吸収遮光層を形成した本発明におけるマイクロレンズシートの遮光層上に、遮光層をキズなどから保護するために透明な保護層や拡散材が分散された拡散フイルムを粘着材などでラミネートとする方法が用いられる。
この拡散層の保護層を形成する方法として、あらかじめＰＥＴなどの透明基板上にアクリル系やエポキシ系樹脂等の拡散材を分散した拡散層や微少なマイクロレンズを成形成形した拡散層を形成した拡散フイルムを粘着材や接着材などでＢＭ上に貼りあわせなどで形成する方法やＢＭ上に直接拡散層を形成する方法を用いることもできる。
【００３０】
このとき、フイルム状のレンズ基材を用いる場合、上記マイクロレンズ金型をロール状に形成した型に巻き付け成形複製をすると連続した巻き取り状のマイクロレンズがえられる。このレンズ反対面に上記方法にてＢＭを形成し、そのＢＭ上に保護層を形成する。
【００３１】
次に、上記マイクロレンズシートを所定の大きさに断裁する。ポリプロピレンやスチレン系ポリマーなどの樹脂で形成されたスクリーン枠（額縁状の樹脂枠）に上記マイクロレンズシートを張力を張った状態で固定する。この固定方法は、後述するマイクロレンズシートとフレネルレンズシートをそれぞれ個別に枠に固定する方法と、両者を一体化（両者を重ね合わせる）した後、枠に固定する方法がある。
【００３２】
本発明の透過型スクリーンの特長は、このように薄い厚みのため自立性のないスクリーンを剛性の高いプラスチック枠で固定することのより、従来の厚みの厚いスクリーン（フレネルレンズとレンチキュラースクリーン）に比較し、高温多湿時の伸び変形が少ない。これは、それぞれのスクリーン基材が、従来の厚い場合に良く使われるアクリル系樹脂は吸水性が高く伸びるため反りや浮きの原因になりやすい。そのため解像度を落とす原因になっている。これは、結果的にフレネルレンズとレンチキュラースクリーンの密着性の低下である。両者のレンズ間の隙間があくとレンズピッチをファイン化しても解像度低下し画像のボケになる。
【００３３】
このようなスクリーンがシート状のアクリル、アクリル−スチレンなどの剛性の高い樹脂を基材として形成されているため、温度湿度による伸び縮が生じ結果として「反り」「たわみ」が生じ両者のレンズ間の隙間が開きやすく、解像度低下し画像のボケになる。
【００３４】
本発明では、これを防ぐため、お互い密着するように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それぞれ反りなどをつけて物理的に密着するようにしていることの特等がある。
【００３５】
まず、それぞれのスクリーン基材にＰＥＴやＰＣなどの耐熱性の高く吸水性の少ない基材を使用する。これらは比較的薄い基材が一般的で、巻き取り状の基材は０．５ｍｍ以下が使用される。この厚みでは剛性がないため本発明ではそのスクリーン周辺を剛性の高い額縁状の枠で固定する。このとき張力（テンション）を張って固定することが重要である。弱いと隙間や画像のゆがみの原因となる。このとき、図３に示すように、それぞれフレネルレンズシートＣ及びマイクロレンズシートＢの各々を少々逆反りさせて、スクリーン枠１０で密着・固定させると効果的である。
【００３６】
さらに、このスクリーンを外部からの擦傷などの保護用の前面板として、スチレン樹脂、アクリル樹脂、アクリルースチレン共重合樹脂（ＭＳ樹脂）、ポリカーボネート樹脂等の剛性があり、光線透過率の優れた樹脂板が使用されるが、特に限定されない。
【００３７】
この前面板は、特に薄いマイクロレンズシートとフレネルレンズシートを保護すると共に、必要に応じて着色剤を混入しよりコントラストを上げたり、前記前面板の最外面に、ハードコート処理、帯電防止処理、反射防止処理のうち、少なくとも一つの処理が施された表面処理層をすることにより、より効果的である。
【００３８】
前面板の最外面が、透過型スクリーンの観察面になるため、外部からの引っかきや接触による傷等に耐えるために、ハードコート処理を施すことができる。また、透過型スクリーンの観察面となる保護樹脂板の最外周にゴミ、ホコリが付き難く、スクリーン表面を拭く頻度を減らすことができるように帯電防止処理を施すことができる。さらに、スクリーン表面での反射を低減し、外光の反射が少なく、外光の写り込みによる画像妨害を低減するために反射防止処理を施すことができる。
【００３９】
樹脂板に紫外線硬化型塗料を塗布する方法は、任意の塗布方法により上記の拡散層上に塗布されるが、ハードコート層を転写層として転写シートを用いて転写によって形成することもできる。
帯電防止処理は、前記ハードコート層に界面活性剤などの帯電防止剤を加えて塗布する方法が一般的である。特に、帯電防止剤の種類、添加量等は限定されるものではない。
【００４０】
反射防止処理は、保護樹脂板の基材の屈折率よりも低屈折率の材料、透明なフッ素系樹脂またはフッ素系無機化合物からなる薄膜を塗布又は蒸着等により保護樹脂板に形成することができる。本発明では、特に低屈折材料、形成方法は限定されるものではない。これによって、外光コントラストの改善及び写り込みのない映像が得られる。さらには、この拡散層を観察側の最外層の設けた前面板に設けても良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明により、液晶投射型あるいはＤＬＰ投射方式のプロジェクションテレビ等に用いられる高精細・高解像度と広視野角を有する薄型の透過型スクリーンを提供することができる。
本発明の透過型スクリーンは、従来の透過型スクリーンの垂直方向の視野角の制限や温湿度変化によるスクリーンの伸縮に基づく解像度の低下等の問題点を改善し、高精細・高解像度と広視野角を有し、高温多湿下などの厳しい環境下でも解像度画低下することなく安定したスクリーンを提供することができる。
また、本発明の透過型スクリーンは、マイクロレンズシートに拡散層を形成しない、フィルム状の基材を用いた薄型のスクリーン構成とすることで、材料および製造コストを削減できるために、安価な透過型スクリーンを提供できる。
さらに、本発明の透過型スクリーンを用いたプロジェクションテレビは、直視ＣＲＴテレビやＰＤＰテレビ等の自己発光ディスプレイと遜色のない映像が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての透過型スクリーンの構成を示した断面図である。
【図２】本発明の透過型スクリーンをスクリーン枠で固定・保持する方法の一例を説明する説明図である。
【図３】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とマイクロレンズシートに予め反りを形成してスクリーン枠で固定・保持する方法の一例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１・・・拡散層
２、５・・・基材
３・・・フレネルレンズ
４・・・マイクロレンズ
６・・・ブラックマトリックス（ＢＭ）
７・・・保護層
８・・・前面板
９・・・方面処理層
１０・・・スクリーン枠
Ａ・・・前面板
Ｂ・・・マイクロレンズシート
Ｃ・・・フレネルレンズシート

Claims

プロジェクターからの投射光を、ほぼ平行光として射出する作用をもつフレネルレンズシートと、光学的に形成されたブラックマトリックス（ＢＭ）からなる遮光層を有する単位レンズが２次元配列したマイクロレンズシートとを少なくとも備える透過型スクリーンにおいて、
前記フレネルレンズシートの基材面に拡散層が形成されたフレネルレンズシートであって、該拡散層が入射面となるように配置し、一方前記マイクロレンズシートを、フレネルレンズとマイクロレンズが対向するように出射側に配置したことを特徴とする透過型スクリーン。
前記マイクロレンズスシートの出射面となる最外層に透明層を設け、該透明層が保護層を兼ねた層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。
前記透過型スクリーンの観察側に前面板を配設し、該前面板がスクリーンの保護を兼ねた前面板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。
前記前面板の観察側の最外面にハードコート層、帯電防止層、反射防止層のいずれかの層を少なくとも１種以上設けたことを特徴とする請求項３記載の透過型スクリーン。
前記フレネルレンズシートおよびマイクロレンズシートの厚みが２ｍｍ以下の厚みであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の透過型スクリーン。
前記フレネルレンズシートとマイクロレンズシートとを重ね合わせた外周部を額縁状のスクリーン枠で固定、保持されていることを特徴とする請求項１、２、５のいずれか１項に記載の透過型スクリーン。
前記フレネルレンズシートとマイクロレンズシートとを重ね合わせて予め一体化した後スクリーンの外周部を額縁状のスクリーン枠で固定、保持されていることを特徴とする請求項１、２、５のいずれか１項に記載の透過型スクリーン。