JP2006349962A - Fresnel base sheet, fresnel lens sheet, transmission type screen, and rear projection type display apparatus - Google Patents

Fresnel base sheet, fresnel lens sheet, transmission type screen, and rear projection type display apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Fresnel base sheet capable of reducing uneven brightness and irregular color caused by polarization characteristics of video light and double refraction of a Fresnel base sheet, to provide a Fresnel lens sheet using the Fresnel base sheet, and to provide a transmission type screen and a rear projection type display apparatus. <P>SOLUTION: By using a member satisfying an expression of π-π/2≤R≤π+π/2, provided that the double refraction phase difference of the Fresnel base sheet 111 is expressed by R, uneven brightness and irregular color in the transmission type screen 100 caused by the polarization characteristics of the image light and the double refraction of the Fresnel base sheet 11 can be reduced, then, a rear projection television 1 of high image quality can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、出射側にフレネルレンズ形状が形成されたフレネルレンズシートのベース部材として用いられるフレネル基材シート、及び、これを用いたフレネルレンズシート、透過型スクリーン、背面投射型表示装置に関するものである。   The present invention relates to a Fresnel base sheet used as a base member of a Fresnel lens sheet having a Fresnel lens shape formed on the exit side, and a Fresnel lens sheet, a transmissive screen, and a rear projection display device using the same. is there.

従来、リアプロジェクションテレビ等の背面投射型表示装置は、映像光を投射する光源、その映像光の結像面に配置される透過型スクリーン等を備えており、この透過型スクリーンは、一般的に、映像光を観察面側(出射側)へ出射するフレネルレンズシートと、映像光を拡散させる拡散効果を有するレンチキュラーレンズシートとを組み合わせて1組の透過型スクリーンとして用いられている。
近年、この種のリアプロジェクションテレビは、より薄型化、大画面化する傾向があるため、映像光の投射距離は、より短くなり、透過型スクリーンの光源側(入射側)に備えられたフレネルレンズシートに対する映像光の入射角度は、より大きくなってきている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a rear projection display device such as a rear projection television includes a light source for projecting image light, a transmission screen disposed on the image light image formation surface, and the like. A Fresnel lens sheet that emits image light to the observation surface side (exit side) and a lenticular lens sheet having a diffusion effect for diffusing the image light are used as a set of transmission screens.
In recent years, rear projection televisions of this type tend to be thinner and have a larger screen, so the projection distance of video light has become shorter, and the Fresnel lens provided on the light source side (incident side) of the transmissive screen The incident angle of the image light with respect to the sheet is increasing.

この大画面化、薄型化に伴い、映像光を投射する光源は、従来使用されてきたCRT方式の光源ではなく、小型であり、より明るく、高品位の画像が提供できるLCD方式やDMD方式等のものが用いられている。
ここで、LCD方式の光源は、映像光を投射する過程に偏光子等を含むため、従来のCRT方式の光源では発生しなかった、偏光特性に起因する色むら、輝度むら等が発生するという問題があった。この輝度むら、色むらは、特に、映像光の透過型スクリーンへの入射角度が大きい、透過型スクリーンの外周部等において特に顕著であることが知られている。
With this increase in screen size and thinning, the light source for projecting image light is not a CRT light source that has been used in the past, but it is a compact, brighter, higher quality image that can be provided by LCD, DMD, etc. Is used.
Here, since the LCD light source includes a polarizer or the like in the process of projecting image light, color unevenness, luminance unevenness, and the like due to polarization characteristics, which did not occur with a conventional CRT light source, are generated. There was a problem. It is known that the luminance unevenness and the color unevenness are particularly remarkable particularly in the outer peripheral portion of the transmission screen where the incident angle of the image light to the transmission screen is large.

このような輝度むら、色むらの原因として、フレネルレンズシートのベース部材として用いられるフレネル基材シートの複屈折性が映像光に与える影響や、偏光に含まれるS偏光成分とP偏光成分との透過率の差が映像光に与える影響等が重要視されている。   As a cause of such luminance unevenness and color unevenness, the influence of the birefringence of the Fresnel base sheet used as the base member of the Fresnel lens sheet on the image light, and the S-polarized component and the P-polarized component included in the polarized light The influence of the difference in transmittance on image light is regarded as important.

特許文献1では、特定の偏光面を有する入射光に対して、フレネルレンズシートのフレネル面(フレネルレンズ部分の入射側面)に対して、20°以上全反射角度以下の入射角を有し、フレネルレンズシートの基板の複屈折を350nm以下であるフレネルレンズシートとすることにより、輝度むら、色むらの低減を図っている。
しかし、特許文献1に開示された手法では、波長700nmであった場合、その光に生じる位相差は350nmとなり、半波長分に等しく、その偏光状態が大きく変わるため、明るさが低下するという問題があった。
In Patent Document 1, the incident light having a specific polarization plane has an incident angle of 20 ° or more and a total reflection angle or less with respect to the Fresnel surface of the Fresnel lens sheet (incident side surface of the Fresnel lens portion). By using a Fresnel lens sheet in which the birefringence of the substrate of the lens sheet is 350 nm or less, luminance unevenness and color unevenness are reduced.
However, in the method disclosed in Patent Document 1, when the wavelength is 700 nm, the phase difference generated in the light is 350 nm, which is equal to the half wavelength, and the polarization state is greatly changed, so that the brightness is lowered. was there.

特許文献2では、波長590nmにおける複屈折の位置による変化率40nm/cm以下、フレネルレンズシート用のベースシートの最大複屈折量1000nm以下、フレネルレンズ面への映像光の入射角度の最大値0°以上38°以下であるフレネルレンズシートを用いることにより、色むらを低減する手法が開示されている。
しかし、特許文献2に開示された手法は、入射角度の最大値が、0°以上38°以下である場合に限られており、より映像光の入射角度が大きい場合には、色むらが発生するという問題があった。また、ベースシート内の複屈折量は、面内分布が均一ではないので、輝度むらが生じやすいという問題があった。
In Patent Document 2, the rate of change due to the birefringence position at a wavelength of 590 nm is 40 nm / cm or less, the maximum birefringence amount of the base sheet for a Fresnel lens sheet is 1000 nm or less, and the maximum value of the incident angle of image light on the Fresnel lens surface is 0 °. A method for reducing color unevenness by using a Fresnel lens sheet having a angle of 38 ° or less is disclosed.
However, the method disclosed in Patent Document 2 is limited to the case where the maximum incident angle is not less than 0 ° and not more than 38 °, and color unevenness occurs when the incident angle of video light is larger. There was a problem to do. Further, the birefringence amount in the base sheet has a problem in that uneven brightness tends to occur because the in-plane distribution is not uniform.

特開2002−90891号公報JP 2002-90891 A 特開2004−85736号公報JP 2004-85736 A

図7は、S偏光、P偏光、円偏光の入射角度による各透過率の変化を示す図である。
図7において、縦軸は透過率であり、横軸は入射角度であり、屈折率1.00である空気から、屈折率1.55であるフレネル基材シートへ入射したときの透過率を示しており、空気からフレネル基材シートへ入射し、再び空気へ出射した場合の透過率は、図7に示す値の2乗になる。
図7に示すように、P偏光、S偏光は、入射角度が大きくなるにつれ、S偏光の透過率に比べ、P偏光の透過率が高くなり、円偏光はその間の値となる。
FIG. 7 is a diagram showing changes in the transmittance depending on the incident angles of S-polarized light, P-polarized light, and circularly polarized light.
In FIG. 7, the vertical axis represents the transmittance, the horizontal axis represents the incident angle, and represents the transmittance when the light having a refractive index of 1.00 is incident on the Fresnel base sheet having a refractive index of 1.55. The transmittance when the light is incident on the Fresnel base sheet from the air and is emitted again to the air is the square of the value shown in FIG.
As shown in FIG. 7, as the incident angle of P-polarized light and S-polarized light increases, the transmittance of P-polarized light becomes higher than that of S-polarized light, and the value of circularly polarized light becomes a value therebetween.

フレネル基材シートは、その製造工程で延伸等の加工を施すため、複屈折性を有する。そのため、フレネル基材シートに入射する映像光が偏光である場合、その複屈折性により生じる位相差(複屈折位相差)により、入射界面と出射界面とでは偏光状態が変化する。
そのため、この偏光状態の違いと、フレネル基材シートの入射界面、出射界面でのP偏光、S偏光、円偏光での透過率の差とにより、輝度むら、色むらが発生するという問題があった。
Since the Fresnel base sheet is subjected to processing such as stretching in the manufacturing process, it has birefringence. Therefore, when the image light incident on the Fresnel base sheet is polarized light, the polarization state changes between the entrance interface and the exit interface due to a phase difference (birefringence phase difference) caused by the birefringence.
For this reason, there is a problem that uneven luminance and uneven color occur due to the difference in polarization state and the difference in transmittance between P-polarized light, S-polarized light, and circularly polarized light at the entrance and exit interfaces of the Fresnel base sheet. It was.

本発明の課題は、映像光の偏光特性とフレネル基材シートの複屈折性とに起因する輝度むら、色むらを低減できるフレネル基材シート、及び、これを用いたフレネルレンズシート、透過型スクリーン、背面投射型表示装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a Fresnel base sheet that can reduce luminance unevenness and color unevenness caused by polarization characteristics of image light and birefringence of the Fresnel base sheet, and a Fresnel lens sheet and a transmission screen using the same. It is to provide a rear projection type display device.

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部材として用いられるフレネル基材シートであって、その複屈折位相差Rは、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート(111)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載のフレネル基材シートにおいて、前記複屈折位相差Rは、その面内のいずれの位置においても均一であること、を特徴とするフレネル基材シート(111)である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のフレネル基材シートにおいて、その屈折率nは、1.45≦n≦1.65を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シートである。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のフレネル基材シート(111)と、前記フレネル基材シートの出射側に形成されたフレネルレンズ部(112)と、を備えるフレネルレンズシート(110)である。
請求項5の発明は、請求項4に記載のフレネルレンズシートにおいて、透過型スクリーンへ投射される映像光の最大入射角度が45°を超える背面投射型表示装置に用いられる透過型スクリーンに使用されること、を特徴とするフレネルレンズシート(110)である。
請求項6の発明は、請求項4又は請求項5に記載のフレネルレンズシート(110)と、光を拡散させる光学シート(120)と、を備えた透過型スクリーン(100)である。
請求項7の発明は、請求項6に記載の透過型スクリーン(100)と、映像光を投射する光源(20)と、を備えた背面投射型表示装置(1)である。
The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to the Example of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The invention of claim 1 is a Fresnel base sheet used as a base member of a Fresnel lens sheet having a Fresnel lens shape formed on the exit side, and its birefringence phase difference R is π−π / 2 ≦ R ≦. It is a Fresnel base sheet (111) characterized by satisfying π + π / 2.
The invention according to claim 2 is the Fresnel base sheet according to claim 1, wherein the birefringence retardation R is uniform at any position in the plane. 111).
The invention according to claim 3 is the Fresnel base sheet according to claim 1 or 2, wherein the refractive index n satisfies 1.45 ≦ n ≦ 1.65. It is.
The invention of claim 4 is the Fresnel base sheet (111) according to any one of claims 1 to 3, and a Fresnel lens portion (112) formed on the exit side of the Fresnel base sheet. And a Fresnel lens sheet (110).
According to a fifth aspect of the present invention, in the Fresnel lens sheet according to the fourth aspect of the present invention, the Fresnel lens sheet is used for a transmissive screen used in a rear projection display device in which the maximum incident angle of image light projected onto the transmissive screen exceeds 45 °. This is a Fresnel lens sheet (110).
The invention of claim 6 is a transmission screen (100) comprising the Fresnel lens sheet (110) according to claim 4 or 5, and an optical sheet (120) for diffusing light.
The invention of claim 7 is a rear projection display device (1) comprising the transmission screen (100) according to claim 6 and a light source (20) for projecting image light.

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本発明のフレネル基材シートは、その複屈折位相差Rが、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすので、このフレネル基材シートに円偏光で入射した映像光は、逆回りの略円偏光として出射し、直線偏光で入射した映像光は、入射界面での直線偏光の偏光面と直交する方向に偏光面を有する略直線偏光として出射する。従って、入射界面、出射界面での反射損失の総和が、偏光を形成するS偏光,P偏光(互いに直交する偏光面を持つ偏光)成分で略等しくなり、透過率が略等しくなる。よって、映像光の偏光特性に起因して生じる輝度むら、色むらを低減することができる。
(2)本発明のフレネル基材シートは、その複屈折位相差Rがその面内のいずれの位置においても均一であるので、映像光の偏光特性に起因して生じる輝度等の面内むらを低減できる。
(3)本発明のフレネル基材シートは、その屈折率nが1.45≦n≦1.65を満たすので、通常使用されているフレネル基材シートの材料を用いることができ、製造が容易であり、生産コストを抑えることができる。
(3)本発明のフレネルレンズシートは、透過型スクリーンへ投射される映像光の最大入射角度が45°を超える背面投射型表示装置に用いられる透過型スクリーンに使用される。映像光は、透過型スクリーンへの入射角度が45°以上となると、映像光の偏光特性が、透過型スクリーンの画質に対して、より影響を及ぼし始める。従って、そのような、入射角度の大きい透過型スクリーン及び背面投射型表示装置においても、映像光の偏光特性に起因して生じる輝度むら、色むらを低減でき、リアプロジェクションテレビをより大画面化、薄型化できる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Since the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet of the present invention satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2, the image light incident on the Fresnel base sheet as circularly polarized light is Video light that is emitted as a substantially circularly polarized light in the reverse direction and incident as linearly polarized light is emitted as a substantially linearly polarized light having a polarization plane in a direction orthogonal to the polarization plane of the linearly polarized light at the incident interface. Accordingly, the sum of reflection losses at the entrance interface and the exit interface is substantially equal for the components of S-polarized light and P-polarized light (polarized light having polarization planes orthogonal to each other) that form polarized light, and the transmittance is substantially equal. Therefore, luminance unevenness and color unevenness caused by the polarization characteristics of image light can be reduced.
(2) Since the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet of the present invention is uniform at any position in the plane, in-plane unevenness such as luminance caused by the polarization characteristics of image light is generated. Can be reduced.
(3) Since the refractive index n of the Fresnel base sheet of the present invention satisfies 1.45 ≦ n ≦ 1.65, a commonly used Fresnel base sheet material can be used, and the manufacture is easy. Therefore, the production cost can be suppressed.
(3) The Fresnel lens sheet of the present invention is used for a transmissive screen used in a rear projection display device in which the maximum incident angle of image light projected onto the transmissive screen exceeds 45 °. When the incident angle of the image light on the transmissive screen becomes 45 ° or more, the polarization characteristics of the image light begin to have a greater influence on the image quality of the transmissive screen. Therefore, even in such a transmission screen and a rear projection display device having a large incident angle, luminance unevenness and color unevenness caused by the polarization characteristics of image light can be reduced, and the rear projection television has a larger screen. Thinner.

本発明は、映像光の偏光特性とフレネル基材シートの複屈折性とに起因して生じる輝度むら、色むらを低減できるフレネル基材シート、及び、これを用いたフレネルレンズシート、透過型スクリーン、背面投射型表示装置を提供するという目的を、フレネル基材シートの複屈折位相差Rが、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすものとし、これを用いたフレネルレンズシート、透過型スクリーン、背面投射型表示装置とすることにより実現した。   The present invention relates to a Fresnel base sheet capable of reducing brightness unevenness and color unevenness caused by polarization characteristics of image light and birefringence of the Fresnel base sheet, and a Fresnel lens sheet and a transmission screen using the same. For the purpose of providing a rear projection display device, it is assumed that the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2, and a Fresnel lens sheet using the same, transmission This is realized by using a mold screen and a rear projection display device.

図1は、本発明によるフレネル基材シートを用いたリアプロジェクションテレビの断面を模式的に示す図である。
このリアプロジェクションテレビ1は、光源装置20、ミラー30、透過型スクリーン100を備えている。光源装置20は、LCD方式の光源であり、透過型スクリーン100は、この光源装置20から投射された映像光Aの結像面に配置されている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a rear projection television using a Fresnel base sheet according to the present invention.
The rear projection television 1 includes a light source device 20, a mirror 30, and a transmissive screen 100. The light source device 20 is an LCD light source, and the transmissive screen 100 is disposed on the image plane of the image light A projected from the light source device 20.

図2は、本発明によるフレネル基材シートを用いた透過型スクリーンを示す図である。
透過型スクリーン100は、フレネルレンズシート110と、レンチキュラーレンズシート120とを備えている。
フレネルレンズシート110は、透過型スクリーン100の入射側(光源側)に配置され、フレネル基材シート111、フレネルレンズ部112を有する。このフレネル基材シート111は、フレネルレンズシート110のベース部材として用いられるシート状の部材であり、その出射側(観察面側)にフレネルレンズ形状のフレネルレンズ部112がアクリル系紫外線硬化型樹脂等により一体的に形成されている。
FIG. 2 is a view showing a transmission screen using the Fresnel base sheet according to the present invention.
The transmission screen 100 includes a Fresnel lens sheet 110 and a lenticular lens sheet 120.
The Fresnel lens sheet 110 is disposed on the incident side (light source side) of the transmissive screen 100 and includes a Fresnel base sheet 111 and a Fresnel lens portion 112. The Fresnel base sheet 111 is a sheet-like member used as a base member of the Fresnel lens sheet 110, and the Fresnel lens-shaped Fresnel lens portion 112 on the emission side (observation surface side) is an acrylic ultraviolet curable resin or the like. Are formed integrally.

レンチキュラーレンズシート120は、光を拡散させる光学シートである。このレンチキュラーレンズシート120は、入射側面には、透過型スクリーン100の水平方向に映像光Aを拡散するレンチキュラーレンズ部121を有し、出射側面には、映像光Aが通過しない領域に、所定の幅を有する遮光層122が、透過型スクリーンの水平方向に所定の間隔で縞状に設けられている。   The lenticular lens sheet 120 is an optical sheet that diffuses light. This lenticular lens sheet 120 has a lenticular lens portion 121 for diffusing the image light A in the horizontal direction of the transmission screen 100 on the incident side surface, and a predetermined area in a region where the image light A does not pass on the emission side surface. A light shielding layer 122 having a width is provided in stripes at predetermined intervals in the horizontal direction of the transmissive screen.

映像光Aは、フレネルレンズ部112により略平行光として出射されるので、レンチキュラーレンズシート120に対して、入射角度略0°で入射する。しかし、フレネルレンズシート110に対する映像光Aの入射角度は、大きいので、映像光Aの偏光特性や、フレネル基材シート111の複屈折性が画質に与える影響は、レンチキュラーレンズシート120に比べて大きい。従って、映像光Aに影響を与える複屈折性については、フレネル基材シート111について考慮すればよい。   Since the image light A is emitted as substantially parallel light by the Fresnel lens unit 112, it enters the lenticular lens sheet 120 at an incident angle of approximately 0 °. However, since the incident angle of the image light A with respect to the Fresnel lens sheet 110 is large, the influence of the polarization characteristics of the image light A and the birefringence of the Fresnel base sheet 111 on the image quality is greater than that of the lenticular lens sheet 120. . Therefore, the birefringence that affects the image light A may be considered for the Fresnel base sheet 111.

(複屈折位相差)
まず、複屈折性を示すパラメータの一つである複屈折位相差Rについて説明する。
複屈折性を有する部材は、光の振動方向により屈折率が異なる。そのため、この複屈折性を有する部材を通過する偏光のP偏光成分(光線の進行方向と入射面の垂線とがなす平面と同一平面内で振動する直線偏光成分)と、S偏光成分(光線の進行方向と入射面の垂線とがなす平面に垂直な平面内で振動する直線偏光成分)との間に、位相差が生じ、偏光の状態が変化する。このとき、P偏光成分とS偏光成分との間に、複屈折性により生じる位相差が、複屈折位相差Rである。
この複屈折位相差Rは、入射界面においてP偏光成分とS偏光成分との位相差0である直線偏光が、複屈折性を有する部材に入射し、その部材内を通過して出射した場合に、出射界面におけるP偏光成分とS偏光成分との間に生じている位相差と等価である。
(Birefringence phase difference)
First, the birefringence phase difference R that is one of the parameters indicating birefringence will be described.
A birefringent member has a different refractive index depending on the vibration direction of light. Therefore, the P-polarized light component of the polarized light passing through the member having birefringence (a linearly polarized light component oscillating in the same plane as the plane formed by the traveling direction of the light beam and the normal of the incident surface) and the S-polarized light component (of the light beam) A phase difference occurs between the traveling direction and a linearly polarized light component oscillating in a plane perpendicular to the plane formed by the normal of the incident surface, and the polarization state changes. At this time, a phase difference caused by birefringence between the P-polarized component and the S-polarized component is a birefringent phase difference R.
This birefringence phase difference R is obtained when linearly polarized light having a phase difference of 0 between the P-polarized component and the S-polarized component is incident on the birefringent member and exits through the member. This is equivalent to the phase difference generated between the P-polarized component and the S-polarized component at the exit interface.

図3は、フレネル基材シートに偏光が入射する様子を模式的に示した図である。
図3において、P偏光成分とS偏光成分との出射位置にずれがあるが、フレネル基材シート111は厚さが十分に薄く、出射位置のずれはないとみなしてよい。
複屈折位相差Rは、入射する直線偏光B1の波数をk、波長をλ、入射角度をθ、入射界面におけるP偏光成分、S偏光成分がそれぞれ通過する距離をLP、LS、このフレネル基材シート111のP偏光成分、S偏光成分の振動方向に対する屈折率をそれぞれnP、nS、このフレネル基材シート111の厚さをdとすると、次の式で表される。
R=|ΔnkL|=|nPkLP−nSkLS
=|nP2πd/(λcos(sin-1((sinθ)/nP)))−nS2πd/(λcos(sin-1((sinθ)/nS)))| ・・・式(1)
この複屈折位相差Rの大きさに応じて、フレネル基材シート111を通過した偏光B2は、例えば、直線偏光が円偏光になる等、偏光状態が変化する。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating how the polarized light enters the Fresnel base sheet.
In FIG. 3, although there is a deviation in the emission position of the P-polarized component and the S-polarized component, the Fresnel base sheet 111 is sufficiently thin and may be regarded as having no deviation in the emission position.
The birefringence phase difference R is such that the wave number of the incident linearly polarized light B 1 is k, the wavelength is λ, the incident angle is θ, the distances through which the P-polarized component and S-polarized component pass at the incident interface are L P , L S , When the refractive indexes of the Fresnel base sheet 111 with respect to the vibration direction of the P-polarized component and the S-polarized component are n P and n S , respectively, and the thickness of the Fresnel base sheet 111 is d, the following expression is obtained.
R = | ΔnkL | = | n P kL P −n S kL S |
= | N P 2πd / (λcos (sin −1 ((sin θ) / n P ))) − n S 2πd / (λ cos (sin −1 ((sin θ) / n S ))) | )
Depending on the magnitude of the birefringence phase difference R, the polarization state of the polarized light B 2 that has passed through the Fresnel base sheet 111 changes, for example, linearly polarized light becomes circularly polarized light.

(偏光状態と透過率)
次に、フレネル基材シート111の各界面における偏光状態と、透過率について説明する。
偏光特性を有する映像光Aが、フレネル基材シート111を通過するとき、フレネル基材シート111の入射界面、出射界面では、その界面における偏光状態により透過率が異なる。
例えば、フレネル基材シート111の複屈折位相差Rにより、入射界面において円偏光であった映像光Aが出射界面において直線偏光となった場合、出射界面における直線偏光のP偏光成分、S偏光成分の反射損失(透過率)に差があるため、輝度むら、色むらが生じる。同様に、入射界面において直線偏光であった映像光Aが、フレネル基材シート111の複屈折位相差Rにより、出射界面において円偏光となった場合も、入射界面における直線偏光のP偏光成分、S偏光成分の反射損失の差により、輝度むら、色むらが生じる。
(Polarization state and transmittance)
Next, the polarization state and transmittance at each interface of the Fresnel base sheet 111 will be described.
When the image light A having polarization characteristics passes through the Fresnel base sheet 111, the transmittance varies at the incident interface and the output interface of the Fresnel base sheet 111 depending on the polarization state at the interface.
For example, when the image light A that is circularly polarized at the entrance interface becomes linearly polarized at the exit interface due to the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet 111, the linearly polarized P-polarized component and S-polarized component at the exit interface Since there is a difference in reflection loss (transmittance), luminance unevenness and color unevenness occur. Similarly, when the image light A that was linearly polarized at the entrance interface becomes circularly polarized at the exit interface due to the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet 111, the P-polarized component of the linearly polarized light at the entrance interface, Due to the difference in reflection loss of the S-polarized component, uneven brightness and uneven color occur.

しかし、映像光Aが直線偏光でフレネル基材シート111に入射した場合、フレネル基材シート111の複屈折位相差Rにより映像光Aの偏光状態が変化し、出射界面において、入射界面での直線偏光の偏光面と直交する偏光面を有する直線偏光となるならば、輝度むら、色むらの低減が期待できる。これは、入射界面での直線偏光の偏光面と直交する方向に偏光面を有する直線偏光として出射させることにより、入射界面でのP偏光成分、S偏光成分は、出射界面においてそれぞれS偏光成分、P偏光成分に相当し、この2つの偏光成分の入射界面、出射界面で生じる反射損失の総量が等しくなるからである。   However, when the image light A is incident on the Fresnel substrate sheet 111 with linearly polarized light, the polarization state of the image light A changes due to the birefringence phase difference R of the Fresnel substrate sheet 111, and a straight line at the incident interface is formed at the exit interface. If linearly polarized light having a polarization plane orthogonal to the polarization plane of polarized light is obtained, reduction in luminance unevenness and color unevenness can be expected. This is because the P-polarized component and the S-polarized component at the incident interface are emitted as linearly polarized light having a polarization plane in a direction orthogonal to the polarization plane of the linearly polarized light at the incident interface, respectively. This is because it corresponds to the P-polarized light component, and the total amount of reflection loss generated at the incident interface and the outgoing interface of these two polarized light components becomes equal.

また、映像光Aが円偏光でフレネル基材シート111に入射した場合、フレネル基材シート111の複屈折位相差Rにより偏光状態が変化し、出射界面おいて円偏光となるか、逆回りの円偏光となっているならば、輝度むら、色むらの低減が期待できる。これは、円偏光の偏光面は絶えず回転しているためである。   In addition, when the image light A is circularly polarized and enters the Fresnel base sheet 111, the polarization state changes due to the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet 111 and becomes circularly polarized at the exit interface, or the reverse direction. If it is circularly polarized light, it can be expected to reduce luminance unevenness and color unevenness. This is because the polarization plane of circularly polarized light is constantly rotating.

よって、フレネル基材シート111の複屈折位相差Rを用いて、入射界面、出射界面での偏光状態を規定し、フレネル基材シート111から出射した偏光のP偏光成分、S偏光成分の成分量の比を等しくして輝度むら、色むらを低減するためには、フレネル基材シート111に直線偏光で入射する場合は、入射する直線偏光の偏光面と直交する偏光面を有する直線偏光として出射し、円偏光で入射する場合は、入射する円偏光と逆回りの円偏光として出射すればよい。よって、理論上、複屈折位相差R=πが最適であると考えられる。そこで、輝度むら、色むらの低減に有効な複屈折位相差Rの値を調べた。   Therefore, the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet 111 is used to define the polarization state at the entrance interface and the exit interface, and the component amounts of the P-polarized component and S-polarized component of the polarized light emitted from the Fresnel base sheet 111 In order to reduce the luminance unevenness and the color unevenness by equalizing the ratio, when the light is incident on the Fresnel base sheet 111 with linearly polarized light, the light is emitted as linearly polarized light having a polarization plane orthogonal to the polarization plane of the incident linearly polarized light. However, when the light is incident as circularly polarized light, it may be emitted as circularly polarized light that is reverse to the incident circularly polarized light. Therefore, it is theoretically considered that the birefringence phase difference R = π is optimal. Therefore, the value of the birefringence phase difference R effective for reducing the luminance unevenness and the color unevenness was examined.

(測定例)
ここで、輝度むら、色むらの低減に最適な複屈折位相差Rを求めるため、589nmの光に対する屈折率が1.585であるポリカーボネート樹脂により形成された測定例1のフレネル基材シートと、589nmの光に対する屈折率が1.475であるセルロースアセテートプロピオネート樹脂により形成された測定例2のフレネル基材シートを用意し、それぞれの複屈折位相差Rが0°から360°まで変化した場合の、S偏光とP偏光との透過率の差を計算により求めた。なお、S偏光とP偏光との透過率の差は、S偏光,P偏光に相当する直線偏光を投射した場合を想定して計算した。
(Measurement example)
Here, in order to obtain the optimal birefringence phase difference R for reduction of luminance unevenness and color unevenness, the Fresnel base sheet of Measurement Example 1 formed of a polycarbonate resin having a refractive index of 1.585 with respect to light of 589 nm, A Fresnel base sheet of Measurement Example 2 formed of cellulose acetate propionate resin having a refractive index of 1.475 with respect to light of 589 nm was prepared, and each birefringence phase difference R changed from 0 ° to 360 °. In this case, the difference in transmittance between S-polarized light and P-polarized light was obtained by calculation. The difference in transmittance between S-polarized light and P-polarized light was calculated assuming that linearly polarized light corresponding to S-polarized light and P-polarized light was projected.

(測定結果)
図4は、測定例1のフレネル基材シートの測定結果を示す図である。
図4(a)、(b)において、横軸は、測定例1のフレネル基材シートの複屈折位相差Rを示し、縦軸は、測定例1のフレネル基材シートの入射界面でのS偏光、P偏光に相当する偏光成分が測定例1のフレネル基材シートを通過したときの透過率差(S偏光に相当する成分の透過率からP偏光に相当する成分の透過率を引いた値)を示している。図4(a)は、入射角度0°から40°までの測定結果であり、図4(b)は、入射角度50°から80°までの測定結果である。
(Measurement result)
FIG. 4 is a diagram showing measurement results of the Fresnel base sheet of Measurement Example 1.
4A and 4B, the horizontal axis represents the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet of Measurement Example 1, and the vertical axis represents S at the incident interface of the Fresnel base sheet of Measurement Example 1. Difference in transmittance when polarized components corresponding to polarized light and P polarized light pass through the Fresnel base sheet in Measurement Example 1 (value obtained by subtracting the transmittance of the component corresponding to P polarized light from the transmittance of the component corresponding to S polarized light) ). FIG. 4A shows the measurement results from an incident angle of 0 ° to 40 °, and FIG. 4B shows the measurement results from an incident angle of 50 ° to 80 °.

図5は、測定例2のフレネル基材シートの測定結果を示す図である。
図5(a)は、入射角度0°から40°までの測定結果であり、図5(b)は、入射角度50°から80°までの測定結果である。
図5(a)、(b)において、図4と同様に、横軸は、実施例2のフレネル基材シートの複屈折位相差Rを示し、縦軸は、測定例2のフレネル基材シートの入射界面でのS偏光、P偏光に相当する偏光成分が測定例2のフレネル基材シートを通過したときの透過率差(S偏光に相当する成分の透過率からP偏光に相当する成分の透過率を引いた値)を示している。
FIG. 5 is a diagram showing the measurement results of the Fresnel base sheet of Measurement Example 2.
FIG. 5A shows measurement results from an incident angle of 0 ° to 40 °, and FIG. 5B shows measurement results from an incident angle of 50 ° to 80 °.
5A and 5B, the horizontal axis indicates the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet of Example 2, and the vertical axis indicates the Fresnel base sheet of Measurement Example 2, as in FIG. Difference in transmittance when the polarized components corresponding to S-polarized light and P-polarized light at the incident interface pass through the Fresnel base sheet of Measurement Example 2 (from the transmittance of the component corresponding to S-polarized light to the component corresponding to P-polarized light The value obtained by subtracting the transmittance).

図6は、各入射角度において、S偏光とP偏光の透過率差が最小となる複屈折位相差Rを示す図である。図6(a)は、測定例1のフレネル基材シートについて示し、図6(b)は、測定例2のフレネル基材シートについて示している。   FIG. 6 is a diagram showing the birefringence phase difference R that minimizes the transmittance difference between the S-polarized light and the P-polarized light at each incident angle. FIG. 6A shows the Fresnel base sheet of Measurement Example 1, and FIG. 6B shows the Fresnel base sheet of Measurement Example 2.

図4から図6に示す測定結果から、入射界面においてS偏光として入射した成分と、P偏光として入射した成分との透過率差が0となるのは、いずれの測定例においても、入射角度0°から40°では、複屈折位相差110°前後と250°前後であり、入射角度50°から70°では、複屈折位相差120°前後と230°前後、入射角度80°では、複屈折位相差180°前後であった。   From the measurement results shown in FIG. 4 to FIG. 6, the transmittance difference between the component incident as S-polarized light and the component incident as P-polarized light at the incident interface becomes zero in any measurement example. When the angle is from 40 °, the birefringence phase difference is around 110 ° and around 250 °. When the incident angle is from 50 ° to 70 °, the birefringence phase difference is around 120 ° and around 230 °. The phase difference was around 180 °.

ここで、フレネル基材シートに関して、S偏光とP偏光との透過率差は、約20%以内であれば、輝度むら、色むらは許容される範囲である。従って、測定例1、測定例2のフレネル基材シートについて、S偏光とP偏光との透過率差がその許容範囲内となる複屈折位相差Rの範囲を求めたところ、測定例1のフレネル基材シートでは、110°≦R≦250°であり、測定例2のフレネル基材シートでは、110°≦R≦250°であった。
上述の条件は、フレネル基材シートに用いる材質や、実際に透過型スクリーンとして使用した場合の入射角度等により変動するが、フレネル基材シートの複屈折位相差Rの範囲は、90°=π−π/2≦R≦270°=π+π/2でれば、輝度むら、色むらは許容される範囲である。なお、より輝度むら、色むらを低減し、高画質の透過型スクリーンとする場合には、フレネル基材シートの複屈折位相差Rは、110°≦R≦250°を満たすことが望ましい。
Here, regarding the Fresnel base sheet, if the transmittance difference between S-polarized light and P-polarized light is within about 20%, uneven luminance and uneven color are acceptable. Therefore, when the range of the birefringence phase difference R in which the transmittance difference between the S-polarized light and the P-polarized light is within the allowable range is obtained for the Fresnel base sheet of Measurement Example 1 and Measurement Example 2, the Fresnel of Measurement Example 1 is obtained. In the base material sheet, 110 ° ≦ R ≦ 250 °, and in the Fresnel base material sheet of Measurement Example 2, 110 ° ≦ R ≦ 250 °.
The above-mentioned conditions vary depending on the material used for the Fresnel base sheet, the incident angle when actually used as a transmission screen, etc., but the range of the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet is 90 ° = π. If −π / 2 ≦ R ≦ 270 ° = π + π / 2, luminance unevenness and color unevenness are acceptable. In addition, when the luminance unevenness and the color unevenness are further reduced to obtain a high-quality transmission type screen, it is desirable that the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet satisfies 110 ° ≦ R ≦ 250 °.

測定例1のフレネル基材シートに関して、複屈折位相差Rが、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすとき、S偏光とP偏光との透過率差は、最大で22.9%であった。しかし、複屈折位相差Rが、π−π/2≦R≦π+π/2を満たさないとき、S偏光とP偏光との透過率差は、最大で47.6%となり、輝度むら、色むら等による画質の劣化が大きかった。
測定例2のフレネル基材シートに関して、複屈折位相差Rが、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすとき、S偏光とP偏光との透過率差は、最大で19.5%であった。しかし、複屈折位相差Rが、π−π/2≦R≦π+π/2を満たさないとき、S偏光とP偏光との透過率差は、最大で44.7%となり、測定例1のフレネル基材シート同様、輝度むら、色むら等による画質の劣化が大きかった。
よって、リアプロジェクションテレビ1の透過型スクリーン100に生じる輝度むらを低減するためには、フレネル基材シート111の複屈折位相差Rは、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすことが有効である。
Regarding the Fresnel base sheet of Measurement Example 1, when the birefringence phase difference R satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2, the maximum transmittance difference between S-polarized light and P-polarized light is 22.9%. Met. However, when the birefringence phase difference R does not satisfy π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2, the transmittance difference between the S-polarized light and the P-polarized light is 47.6% at the maximum, resulting in luminance unevenness and color unevenness. Degradation of image quality due to etc. was great.
Regarding the Fresnel base sheet of Measurement Example 2, when the birefringence retardation R satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2, the maximum transmittance difference between S-polarized light and P-polarized light is 19.5%. Met. However, when the birefringence phase difference R does not satisfy π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2, the maximum transmittance difference between the S-polarized light and the P-polarized light is 44.7%. Similar to the base sheet, the image quality was greatly degraded due to uneven brightness and uneven color.
Therefore, in order to reduce the luminance unevenness generated on the transmission screen 100 of the rear projection television 1, the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet 111 satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2. It is valid.

一般に、屈折率が高いと、P偏光、S偏光の各透過率は、ともに低い傾向を有するので、測定例1のフレネル基材シートの589nmの光に対する屈折率1.585、測定例2のフレネル基材シートの589nmの光に対する屈折率1.475を含め、589nmの光に対する屈折率が1.45以上1.65以下の範囲内のフレネル基材シートであれば、P偏光とS偏光との透過率差が最小となる複屈折位相差Rは、π−π/2≦R≦π+π/2を満たし、透過率差の低減に有効である。
また、複屈折位相差Rは、π−π/2≦R≦π+π/2を満たす値をとり、フレネル基材シート111の面内において均一に分布することにより、フレネル基材シート111の面内むらの低減が期待できる。
さらに、この複屈折位相差Rは、可視光の波長領域である400〜700nmの範囲内の映像光に対して、その波長に関わらず、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすことにより、色むらの低減が期待できる。
これは、例えば、589nmの光に対する屈折率が1.585のフレネルレンズシートである場合、400〜700nmの光に対してその屈折率は、1.58から1.60まで変化するが、これは、1.45以上1.65以下を満たしている。
測定例1,測定例2のフレネルレンズシートは、589nmの光に対する屈折率がそれぞれ1.475と1.585であり、大きく異なる。しかし、その透過率差の差は数%程度であるので、波長による屈折率の差に起因する透過率差はさらに小さく、特に限定しなくてもよいと考えられるからである。
In general, when the refractive index is high, the transmittances of P-polarized light and S-polarized light both tend to be low. Therefore, the Fresnel base sheet of Measurement Example 1 has a refractive index of 1.585 with respect to 589 nm light, and Fresnel of Measurement Example 2. If the Fresnel substrate sheet has a refractive index of 1.45 or more and 1.65 or less, including a refractive index of 1.475 with respect to 589 nm light of the substrate sheet, it is between P-polarized light and S-polarized light. The birefringence phase difference R that minimizes the transmittance difference satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2, and is effective in reducing the transmittance difference.
Further, the birefringence phase difference R takes a value satisfying π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2 and is uniformly distributed in the plane of the Fresnel base sheet 111. Reduction of unevenness can be expected.
Further, this birefringence phase difference R satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2 for image light in the range of 400 to 700 nm, which is the wavelength region of visible light, regardless of the wavelength. Therefore, it can be expected to reduce color unevenness.
For example, in the case of a Fresnel lens sheet having a refractive index of 1.585 with respect to 589 nm light, the refractive index varies from 1.58 to 1.60 with respect to 400 to 700 nm light. 1.45 or more and 1.65 or less are satisfied.
The Fresnel lens sheets of Measurement Example 1 and Measurement Example 2 have a refractive index of 1.475 and 1.585 for light of 589 nm, which are greatly different. However, because the difference in transmittance difference is about several percent, the difference in transmittance due to the difference in refractive index depending on the wavelength is even smaller and is not particularly limited.

以上のことから、フレネル基材シート111は、その複屈折位相差Rが、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすと、映像光の偏光特性とフレネル基材シートの複屈折性とに起因する透過型スクリーン100の輝度むら、色むらの低減に有効である。   From the above, when the birefringence phase difference R of the Fresnel base sheet 111 satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2, the polarization characteristics of the image light and the birefringence of the Fresnel base sheet This is effective in reducing luminance unevenness and color unevenness of the transmissive screen 100 due to the above.

(変形例)
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
本実施例において、フレネル基材シートは、ポリカーボネート樹脂、セルロースアセテートプロピオネート樹脂を用いる例を示したが、これに限らず、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂等を用いてもよい。
(Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
In the present embodiment, the Fresnel base sheet uses an example of using a polycarbonate resin or a cellulose acetate propionate resin. However, the present invention is not limited to this. For example, an acrylic resin or a styrene resin may be used.

本発明によるフレネル基材シートを用いたリアプロジェクションテレビの断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section of the rear projection television using the Fresnel base material sheet by this invention. 本発明によるフレネル基材シートを用いた透過型スクリーンを示す図である。It is a figure which shows the transmission type screen using the Fresnel base material sheet by this invention. フレネル基材シートに偏光が入射する様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically a mode that polarized light entered into a Fresnel base material sheet. 測定例1のフレネル基材シートの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the Fresnel base material sheet of the measurement example 1. 測定例2のフレネル基材シートの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the Fresnel base material sheet of the measurement example 2. 各入射角度において、S偏光とP偏光の透過率差が最小となる複屈折位相差Rを示す図である。It is a figure which shows the birefringent phase difference R from which the transmittance | permeability difference of S polarized light and P polarized light becomes the minimum in each incident angle. S偏光、P偏光、円偏光の入射角度による透過率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the transmittance | permeability by the incident angle of S polarized light, P polarized light, and circularly polarized light.

符号の説明Explanation of symbols

1 リアプロジェクションテレビ
20 光源装置
30 ミラー
100 透過型スクリーン
110 フレネルレンズシート
111 フレネル基材シート
112 フレネルレンズ部
120 レンチキュラーレンズシート
121 レンチキュラーレンズ部
122 遮光層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rear projection television 20 Light source device 30 Mirror 100 Transmission type screen 110 Fresnel lens sheet 111 Fresnel base material sheet 112 Fresnel lens part 120 Lenticular lens sheet 121 Lenticular lens part 122 Light-shielding layer

Claims (7)

フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部材として用いられるフレネル基材シートであって、
その複屈折位相差Rは、π−π/2≦R≦π+π/2を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
A Fresnel base sheet used as a base member of a Fresnel lens sheet formed on the exit side with a Fresnel lens shape,
The birefringence phase difference R satisfies π−π / 2 ≦ R ≦ π + π / 2,
Fresnel base sheet characterized by this.
請求項1に記載のフレネル基材シートにおいて、
前記複屈折位相差Rは、面内のいずれの位置においても均一であること、
を特徴とするフレネル基材シート。
In the Fresnel base sheet according to claim 1,
The birefringence phase difference R is uniform at any position in the plane,
Fresnel base sheet characterized by this.
請求項1又は請求項2に記載のフレネル基材シートにおいて、
その屈折率nは、1.45≦n≦1.65を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
In the Fresnel base sheet according to claim 1 or 2,
The refractive index n satisfies 1.45 ≦ n ≦ 1.65,
Fresnel base sheet characterized by this.
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のフレネル基材シートと、
前記フレネル基材シートの出射側に形成されたフレネルレンズ部と、
を備えたフレネルレンズシート。
The Fresnel base sheet according to any one of claims 1 to 3,
A Fresnel lens portion formed on the exit side of the Fresnel base sheet;
Fresnel lens sheet with
請求項4に記載のフレネルレンズシートにおいて、
透過型スクリーンへ投射される映像光の最大入射角度が45°を超える背面投射型表示装置に用いられる透過型スクリーンに使用されること、
を特徴とするフレネルレンズシート。
In the Fresnel lens sheet according to claim 4,
Used for a transmissive screen used in a rear projection display device in which the maximum incident angle of image light projected onto the transmissive screen exceeds 45 °;
Fresnel lens sheet characterized by
請求項4又は請求項5に記載のフレネルレンズシートと、
光を拡散させる光学シートと、
を備えた透過型スクリーン。
The Fresnel lens sheet according to claim 4 or 5,
An optical sheet that diffuses light;
Transmission type screen with
請求項6に記載の透過型スクリーンと、
映像光を投射する光源と、
を備えた背面投射型表示装置。

The transmission screen according to claim 6;
A light source for projecting image light;
A rear projection type display device.

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