JP2007011213A - Transmission-type screen - Google Patents

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Masaru Segawa
勝 瀬川
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent damages on the microlens surface, caused by the friction between the microlens array and a Fresnel lens and asperity losses on the Fresnel lens and reduce the outside front light reflected for image observation, and to reduce the scintillations (speckles) on a transmission-type screen. <P>SOLUTION: The surface of the microlenses 1 is overcoated with a material 8, having a refractive index higher than the material of the microlenses 1. Alternatively, either the surface of the microlenses 1 or the surface of the Fresnel lens 5 is at least overcoated with a material, having a wear-resistance higher than the material of the microlenses 1 and the Fresnel lens 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロレンズアレイ及びフレネルレンズを備えて構成され、例えば、背面投射型ディスプレイ(リヤプロディスプレイ)において使用される透過型スクリーンに関する。   The present invention relates to a transmissive screen that includes a microlens array and a Fresnel lens and is used in, for example, a rear projection display (rear pro display).

従来、画像表示装置(ディスプレイ)としては、セルに表示された画像を直接観察する直視型ディスプレイと、画像光をスクリーンに投射してこのスクリーンを観察する投射型ディスプレイとがある。   Conventionally, as an image display device (display), there are a direct view type display that directly observes an image displayed in a cell and a projection type display that projects image light onto a screen and observes the screen.

直視型ディスプレイに用いられるセルとしては、CRTディスプレイに用いられている蛍光膜セルや、LCDに用いられている液晶セル、または、PDPに用いられている発光体セル等が提案されている。   As a cell used for a direct-view display, a fluorescent film cell used for a CRT display, a liquid crystal cell used for an LCD, a light emitting cell used for a PDP, and the like have been proposed.

そして、投射型ディスプレイとしては、透過型スクリーンの背面側より画像を投射し、表示された画像を透過型スクリーンの正面側より観察するようにした背面投射型ディスプレイ(リアプロジェクション型ディスプレイ)が提案されている。このような背面投射型ディスプレイは、高精細な画像表示ができるスクリーンさえあれば、安価に表示画像の大型化を図ることができる。   As a projection display, a rear projection display (rear projection display) is proposed in which an image is projected from the rear side of the transmissive screen and the displayed image is observed from the front side of the transmissive screen. ing. Such a rear projection type display can increase the size of the display image at low cost as long as it has a screen capable of displaying a high-definition image.

このような背面投射型ディスプレイ用の透過型スクリーンとしては、透明基材の主表面部に凸レンズ状に突出した微小単位レンズが多数密接して配列されて形成されたマイクロレンズアレイを主要部品として構成されたものが提案されている。マイクロレンズアレイは、微細加工技術などによって、透明基材上に多数の微小単位レンズを形成したものであり、透過型スクリーンの他、光結合光学素子や画像入出力装置などへの応用も期待されている。   As such a transmissive screen for rear projection display, a microlens array formed by closely arranging a large number of minute unit lenses protruding in the shape of a convex lens on the main surface of a transparent substrate is used as a main component. What has been proposed is proposed. A microlens array has a large number of minute unit lenses formed on a transparent substrate by microfabrication technology, and is expected to be applied to optical coupling optical elements and image input / output devices in addition to transmissive screens. ing.

背面投射型ディスプレイ用の透過型スクリーンとして一般的に用いられているマイクロレンズアレイは、遮光層の付いたレンチキュラーレンズアレイシートである。このレンチキュラーレンズアレイシートの製造方法としては、押出成形や射出成形、あるいは、光硬化性樹脂を用いた押圧ロール成形等が知られている。遮光層は、マイクロレンズアレイの裏面部の所定箇所に遮光物質を塗布することなどによって形成され、各マイクロレンズの焦点を含む平面の近傍に位置している。この遮光層は、各マイクロレンズの焦点位置に対応する光透過部(透明部)を有しており、この光透過部以外を通過する光束を遮断するように構成されている。すなわち、マイクロレンズアレイに入射された光束は、各マイクロレンズごとに集光され、遮光層を経て、前面側の透明板を透過して、透過型スクリーンの前面側に出射される。   A microlens array generally used as a transmissive screen for a rear projection display is a lenticular lens array sheet with a light shielding layer. As a method for producing this lenticular lens array sheet, extrusion molding, injection molding, press roll molding using a photocurable resin, or the like is known. The light shielding layer is formed by applying a light shielding material on a predetermined portion of the back surface of the microlens array, and is located in the vicinity of a plane including the focal point of each microlens. This light shielding layer has a light transmission portion (transparent portion) corresponding to the focal position of each microlens, and is configured to block light beams passing through other than this light transmission portion. That is, the light beam incident on the microlens array is collected for each microlens, passes through the light shielding layer, passes through the transparent plate on the front side, and is emitted to the front side of the transmissive screen.

ところで、レンチキュラーレンズのように、円弧状の曲線を平行移動させた軌跡で示される曲面(かまぼこ状曲面)を一方向にのみ配列した1次元の凹凸レンズアレイでは、微細なレンズピッチでマイクロレンズ化したアレイシートであっても、水平もしくは垂直の一方向のみについてしか視野角拡大効果が得られない。   By the way, a one-dimensional concavo-convex lens array in which curved surfaces (kamaboko-shaped curved surfaces) indicated by trajectories obtained by translating arc-shaped curves are arranged in only one direction, such as lenticular lenses, can be microlensed with a fine lens pitch. Even with such an array sheet, the viewing angle expansion effect can be obtained only in one horizontal or vertical direction.

このため、ガラスビーズ球などの透明球を用いて、その一部を平面状の樹脂基板上に埋没させて敷き詰めたマイクロレンズアレイが開発されている。このようなマイクロレンズアレイを用いると、円周方向、すなわち、水平及び垂直の両方向について、視野角拡大効果が得られる。   For this reason, a microlens array has been developed in which a transparent sphere such as a glass bead sphere is used and a part thereof is buried and spread on a flat resin substrate. When such a microlens array is used, a viewing angle expansion effect can be obtained in the circumferential direction, that is, in both the horizontal and vertical directions.

しかし、このマイクロレンズアレイにおいては、各マイクロレンズが球状で、断面が円形であるため、基板面積に対するレンズ機能を有する面積の占有率が100%にはなり得ないという欠点がある。すなわち、透明な同一の径をもった微小球を最密充填して配列しても、レンズ機能を有する面積の占有率は、最大で90.7%であり、マイクロレンズとマイクロレンズとの間には、レンズの機能を有さない平らな領域が必然的にできてしまうのである。マイクロレンズとしてガラスビーズ球などを用いた場合には、通常、ピーズ球の充填率は80%程度が上限となり、残りの20%はレンズの機能を有さず、光学特性、特に、光透過率の損失が生ずる。   However, in this microlens array, each microlens has a spherical shape and a circular cross section, so that the occupation ratio of the area having a lens function with respect to the substrate area cannot be 100%. In other words, even when transparent microspheres having the same diameter are closely packed and arranged, the occupancy ratio of the area having the lens function is 90.7% at the maximum, and between the microlenses and the microlenses. This inevitably results in a flat area having no lens function. When a glass bead sphere is used as a microlens, the upper limit of the filling rate of the peas sphere is usually about 80%, and the remaining 20% does not have a lens function, and optical characteristics, particularly light transmittance. Loss.

そこで、特許文献1及び特許文献2に記載されているように、マイクロレンズの形状を断面が六角形の形状として、このマイクロレンズをハニカム状に配列することによって、レンズ機能を有する面積の占有率を基板面積に対して100%としたマイクロレンズアレイを用いた透過型スクリーンが提案されている。   Therefore, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the microlens has a hexagonal cross section, and the microlenses are arranged in a honeycomb shape, thereby occupying an area having a lens function. A transmissive screen using a microlens array in which is set to 100% of the substrate area has been proposed.

このようなマイクロレンズアレイを備えた透過型スクリーンにおいては、光源から発せられ表示画像に応じて強度変調された拡散光束は、図6に示すように、全体として凸レンズの作用を有するフレネルレンズ101を経て略平行光束となされ、各マイクロレンズ102の光軸に平行に、すなわち、マイクロレンズアレイ103の主表面に対して垂直に、主表面側よりマイクロレンズアレイ103に入射される。なお、フレネルレンズ101とマイクロレンズアレイ103とは、接触(密着)して配置される。   In a transmissive screen having such a microlens array, a diffused light beam emitted from a light source and intensity-modulated in accordance with a display image has a Fresnel lens 101 having the function of a convex lens as a whole as shown in FIG. After that, a substantially parallel light beam is formed, and enters the microlens array 103 from the main surface side in parallel to the optical axis of each microlens 102, that is, perpendicular to the main surface of the microlens array 103. The Fresnel lens 101 and the microlens array 103 are arranged in contact (contact).

特開2001−305315公報JP 2001-305315 A 特開2002−357869公報JP 2002-357869 A

ところで、前述のような透過型スクリーンにおいては、マイクロレンズアレイとフレネルレンズとが搬送中や使用中に擦れ合うことによって、マイクロレンズの表面に傷が付いたり、また、フレネルレンズにおける凹凸が欠損してしまう「歯こぼれ」が生じ、光学特性が劣化するという問題がある。   By the way, in the transmissive screen as described above, the microlens array and the Fresnel lens rub against each other during transportation or use, so that the surface of the microlens is scratched or irregularities in the Fresnel lens are lost. There is a problem that “tooth spilling” occurs and optical characteristics deteriorate.

また、このような透過型スクリーンにおいては、画像を観察する正面側からの外光の反射光が多く、特に周囲が明るい場所では、表示画像のコントラストが劣化するという問題がある。   In addition, such a transmissive screen has a problem that the contrast of the display image is deteriorated, especially in a place where the ambient light is bright, since there is a lot of reflected light of the external light from the front side where the image is observed.

さらに、このような透過型スクリーンにおいては、シンチレーション(scintillation)、または、スペックルと呼ばれる表示画像の一部がギラついて見える現象が問題となっている。   Further, in such a transmissive screen, there is a problem that a part of a display image called scintillation or speckle is glaring.

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、マイクロレンズアレイとフレネルレンズとの擦過等によるマイクロレンズの表面の傷損及びフレネルレンズにおける凹凸の欠損が防止され、また、画像を観察する正面側からの外光の反射光が低減され、さらに、シンチレーション(スペックル)が低減された透過型スクリーンを提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and the damage of the surface of the microlens and the unevenness of the Fresnel lens due to the abrasion between the microlens array and the Fresnel lens are prevented. An object of the present invention is to provide a transmission screen in which reflected light of external light from the front side for observing an image is reduced and scintillation (speckle) is reduced.

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る透過型スクリーンは、以下の構成のいずれか一を有するものである。   In order to solve the above-described problems and achieve the above object, a transmission screen according to the present invention has any one of the following configurations.

〔構成1〕
透明基材の主表面部に凸レンズ状に突出したマイクロレンズが多数密接して配列されて形成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイのマイクロレンズが形成された側に配置され光源より入射される拡散光を略々平行光束としてこの平行光束をマイクロレンズアレイの主表面に対して略垂直に入射させるフレネルレンズとを備え、マイクロレンズの表面部は、このマイクロレンズを形成する材料よりも高屈折率の材料によってオーバーコートされていることを特徴とするものである。
[Configuration 1]
A microlens array formed by closely arranging a number of microlenses that protrude in the shape of a convex lens on the main surface of a transparent substrate, and the microlens array on the side where the microlenses are formed is incident from a light source. And a Fresnel lens that makes the parallel light beam substantially parallel to the main surface of the microlens array, and the surface portion of the microlens is higher than the material forming the microlens. It is characterized by being overcoated with a material having a refractive index.

〔構成2〕
透明基材の主表面部に凸レンズ状に突出したマイクロレンズが多数密接して配列されて形成されたマイクロレンズアレイと、このマイクロレンズアレイのマイクロレンズが形成された側に配置され光源より入射される拡散光を略々平行光束としてこの平行光束をマイクロレンズアレイの主表面に対して略垂直に入射させるフレネルレンズとを備え、マイクロレンズの表面部及びフレネルレンズのマイクロレンズアレイに対向する側の表面部の少なくともいずれか一方は、マイクロレンズを形成する材料及びフレネルレンズを形成する材料よりも耐摩耗性の高い材料によってオーバーコートされていることを特徴とするものである。
[Configuration 2]
A microlens array formed by closely arranging a number of microlenses that protrude in the shape of a convex lens on the main surface of a transparent substrate, and the microlens array on the side where the microlenses are formed is incident from a light source. And a Fresnel lens that makes the parallel light beam substantially parallel to the main surface of the microlens array, and on the surface of the microlens and on the side facing the microlens array of the Fresnel lens. At least one of the surface portions is overcoated with a material having higher wear resistance than a material forming the microlens and a material forming the Fresnel lens.

本発明に係る透過型スクリーンにおいては、マイクロレンズの表面部が、このマイクロレンズを形成する材料よりも高屈折率の材料によってオーバーコートされているので、画像を観察する正面側からの外光のうちマイクロレンズアレイを透過する光量が減少し、この外光が反射光として再び正面側に出射される光量が低減し、さらに、マイクロレンズの中心部と周辺部とで透過光の光路長差が大きくなり、シンチレーション(スペックル)が低減される。   In the transmissive screen according to the present invention, the surface portion of the microlens is overcoated with a material having a higher refractive index than that of the material forming the microlens. Of this, the amount of light transmitted through the microlens array is reduced, the amount of light that this external light is emitted to the front side again as reflected light is reduced, and the optical path length difference of the transmitted light is reduced between the center and the periphery of the microlens. Increases and reduces scintillation (speckle).

また、本発明に係る透過型スクリーンにおいては、マイクロレンズの表面部及びフレネルレンズのマイクロレンズアレイに対向する側の表面部の少なくともいずれか一方が、マイクロレンズを形成する材料及びフレネルレンズを形成する材料よりも耐摩耗性の高い材料によってオーバーコートされているので、これらマイクロレンズアレイ及びフレネルレンズの擦過等によるマイクロレンズの表面の傷損及びフレネルレンズにおける凹凸の欠損が防止される。   In the transmissive screen according to the present invention, at least one of the surface portion of the microlens and the surface portion of the Fresnel lens facing the microlens array forms the material for forming the microlens and the Fresnel lens. Since it is overcoated with a material having higher wear resistance than the material, scratches on the surface of the microlens due to abrasion of the microlens array and the Fresnel lens, and irregularities in the Fresnel lens are prevented.

すなわち、本発明は、マイクロレンズアレイとフレネルレンズとの擦過等によるマイクロレンズの表面の傷損及びフレネルレンズにおける凹凸の欠損が防止され、また、画像を観察する正面側からの外光の反射光が低減され、さらに、シンチレーション(スペックル)が低減された透過型スクリーンを提供することができるものである。   That is, the present invention prevents damage to the surface of the microlens due to abrasion between the microlens array and the Fresnel lens, and loss of unevenness in the Fresnel lens, and also reflects reflected light from the front side from which the image is observed. And a transmission screen with reduced scintillation (speckle) can be provided.

以下、本発明に係る透過型スクリーンの構成について詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the transmission screen according to the present invention will be described in detail.

〔透過型スクリーンの構成〕
この透過型スクリーンは、背面投射型ディスプレイ(リアプロジェクション型ディスプレイ)などにおいて使用されるものであり、背面側より画像が投射され、正面側より表示された画像を観察されるように構成されている。
[Configuration of transmissive screen]
This transmissive screen is used in a rear projection display (rear projection display) or the like, and is configured such that an image is projected from the rear side and the image displayed from the front side is observed. .

図1は、本発明に係る透過型スクリーンの構成を示す断面図である。   FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a transmission screen according to the present invention.

この透過型スクリーンは、図1に示すように、透明基材の主表面部に凸レンズ状に突出したマイクロレンズ(微小単位レンズ)1が多数密接して配列されて形成されたマイクロレンズアレイ2を有している。各マイクロレンズ1は、透明材料、例えば、紫外線硬化樹脂によって形成されている。これらマイクロレンズ1は、光軸に垂直な断面が六角形の形状となされており、ハニカム状に配列されている。したがって、このマイクロレンズアレイ2においては、レンズ機能を有する面積の占有率が、透明基材の主表面部の面積に対して略100%となされている。そして、このマイクロレンズアレイ2は、透過型スクリーンの前面パネルとなる透明板3(拡散材入りのアクリル等の樹脂板)の裏面部に、各マイクロレンズ1を後方側に向けて貼り付けられている。   As shown in FIG. 1, the transmissive screen includes a microlens array 2 formed by closely arranging a number of microlenses (micro-unit lenses) 1 protruding in a convex lens shape on the main surface portion of a transparent substrate. Have. Each microlens 1 is formed of a transparent material, for example, an ultraviolet curable resin. These microlenses 1 have a hexagonal cross section perpendicular to the optical axis and are arranged in a honeycomb shape. Therefore, in the microlens array 2, the occupation ratio of the area having the lens function is approximately 100% with respect to the area of the main surface portion of the transparent substrate. The microlens array 2 is attached to the back surface of a transparent plate 3 (a resin plate made of acrylic or the like containing a diffusing material) that is a front panel of a transmissive screen with the microlenses 1 facing rearward. Yes.

このマイクロレンズアレイ2は、透明板3との間となる前面側の表面に、遮光層4が形成されている。この遮光層4は、各マイクロレンズ1の焦点を含む平面の近傍に位置し、遮光物質によって形成されている。この遮光層4は、各マイクロレンズ1の焦点位置に対応する光透過部(透明部)を有しており、この光透過部以外を通過する光束を遮断するように構成されている。   In the microlens array 2, a light shielding layer 4 is formed on the surface on the front side between the transparent plate 3. The light shielding layer 4 is located in the vicinity of a plane including the focal point of each microlens 1 and is formed of a light shielding material. The light shielding layer 4 has a light transmission portion (transparent portion) corresponding to the focal position of each microlens 1 and is configured to block a light beam passing through other than the light transmission portion.

そして、この透過型スクリーンにおいては、マイクロレンズアレイ2の後方側、すなわち、マイクロレンズ1が形成された側に、フレネルレンズ5が配置されている。フレネルレンズ5は、図示しない光源より入射される拡散光を略々平行光束とし、この平行光束をマイクロレンズアレイ2の主表面に対して略垂直に入射させる機能を有している。このフレネルレンズ5は、透明材料によって形成され、マイクロレンズアレイ2に対向する側の主面部に、レンズ機能を生じさせる凹凸(フレネルレンズ)が形成されている。このフレネルレンズ5は、マイクロレンズアレイ2に対して、接触(密着)して配置されている。   In this transmissive screen, the Fresnel lens 5 is arranged on the rear side of the microlens array 2, that is, on the side where the microlens 1 is formed. The Fresnel lens 5 has a function of making diffused light incident from a light source (not shown) into a substantially parallel light beam and causing the parallel light beam to enter the main surface of the microlens array 2 substantially perpendicularly. The Fresnel lens 5 is made of a transparent material, and has an unevenness (Fresnel lens) that causes a lens function on the main surface portion facing the microlens array 2. The Fresnel lens 5 is arranged in contact (contact) with the microlens array 2.

そして、この透過型スクリーンにおいては、マイクロレンズ1の表面部は、このマイクロレンズ1を形成する材料の屈折率(紫外線硬化樹脂の場合、1.51)よりも屈折率の高い材料からなる薄膜によってオーバーコートされている。マイクロレンズ1を形成する材料よりも高屈折率の材料としては、DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)が挙げられる。また、他の材料としては、無機材料として、ダイヤモンド(屈折率2.42)、SiO(屈折率1.55)、BeO(屈折率1.73)、Al(屈折率1.76)、ZrO(屈折率2.20)、PbO(屈折率2.61)、TiO(屈折率2.71)、Al・SiO(屈折率1.65)、ZrSiO(屈折率1.95)、(Pb,La)(Zr,Ti)O(屈折率2.5)、LiNbO(屈折率2.31)、BaTiO(屈折率2.40)、CaF(屈折率4.0)、CbS(屈折率2.62)などが挙げられる。さらに、高分子材料としては、ポリスチレン(屈折率1.59)、スチレンアクリロニトリル共重合体(屈折率1.56)、ポリ塩化ビニル(屈折率1.55)、ポリエチレン(屈折率1.54)、ポリカーボネート(屈折率1.58)、ポリアミド(屈折率1.53)、ポリクロロスチレン(屈折率1.61)、ポリ塩化ビニリデン(屈折率1.63)などが挙げられる。 In this transmissive screen, the surface portion of the microlens 1 is formed by a thin film made of a material having a refractive index higher than the refractive index of the material forming the microlens 1 (1.51 in the case of an ultraviolet curable resin). It is overcoated. Examples of the material having a higher refractive index than the material forming the microlens 1 include DLC (diamond-like carbon). Further, as other materials, as inorganic materials, diamond (refractive index 2.42), SiO 2 (refractive index 1.55), BeO (refractive index 1.73), Al 2 O 3 (refractive index 1.76). ), ZrO 2 (refractive index 2.20), PbO (refractive index 2.61), TiO 2 (refractive index 2.71), Al 2 O 3 .SiO 2 (refractive index 1.65), ZrSiO 4 (refractive index). 1.95), (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 (refractive index 2.5), LiNbO 3 (refractive index 2.31), BaTiO 3 (refractive index 2.40), CaF 2 (refractive) 4.0) and CbS (refractive index 2.62). Furthermore, as a polymer material, polystyrene (refractive index 1.59), styrene acrylonitrile copolymer (refractive index 1.56), polyvinyl chloride (refractive index 1.55), polyethylene (refractive index 1.54), Examples thereof include polycarbonate (refractive index 1.58), polyamide (refractive index 1.53), polychlorostyrene (refractive index 1.61), and polyvinylidene chloride (refractive index 1.63).

または、この透過型スクリーンにおいては、マイクロレンズ1の表面部及びフレネルレンズ5のマイクロレンズアレイ2に対向する側の表面部の少なくともいずれか一方を、マイクロレンズ1を形成する材料及びフレネルレンズ5を形成する材料よりも耐摩耗性の高い材料からなる薄膜によってオーバーコートすることが好ましい。マイクロレンズ1を形成する材料及びフレネルレンズ5を形成する材料よりも耐摩耗性の高い材料としては、DLCが挙げられる。   Alternatively, in this transmissive screen, at least one of the surface portion of the microlens 1 and the surface portion of the Fresnel lens 5 on the side facing the microlens array 2 is made of the material for forming the microlens 1 and the Fresnel lens 5. It is preferable to overcoat with a thin film made of a material having higher wear resistance than the material to be formed. Examples of the material having higher wear resistance than the material forming the microlens 1 and the material forming the Fresnel lens 5 include DLC.

すなわち、マイクロレンズ1の表面部をDLCからなる薄膜によってオーバーコートすれば、マイクロレンズ1を形成する材料よりも屈折率が高く、かつ、マイクロレンズ1を形成する材料よりも耐摩耗性の高い材料によってオーバーコートすることになるので、最も好ましい。なお、耐摩耗性の高い材料とは、硬度が高く、かつ、固体潤滑性の良好な材料である。   That is, if the surface portion of the microlens 1 is overcoated with a thin film made of DLC, the material has a higher refractive index than the material forming the microlens 1 and higher wear resistance than the material forming the microlens 1. Is most preferable. Note that a material having high wear resistance is a material having high hardness and good solid lubricity.

ただし、マイクロレンズ1の表面部と、フレネルレンズ5のマイクロレンズアレイ2に対向する側の表面部とを、同一の材料によってオーバーコートすることは好ましくない。この場合には、これら両表面部が擦過することによって傷損を被る虞れがあるからである。   However, it is not preferable to overcoat the surface portion of the microlens 1 and the surface portion of the Fresnel lens 5 on the side facing the microlens array 2 with the same material. In this case, there is a possibility that the both surface portions may be damaged by scratching.

マイクロレンズ1を形成する材料及びフレネルレンズ5を形成する材料よりも耐摩耗性の高い材料として、DLCなどのダイヤモンド質材の他には、無機系材料としては、炭素系の黒鉛質材、非晶質材、炭素繊維と炭素及び黒鉛との複合材などが挙げられ、ファインセラミック系の炭化けい素、窒化けい素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化チタン、酸化チタン、酸化クロムなどが挙げられる。また、固体潤滑剤系の窒化ホウ素、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン及びこれらを含む高分子材料、金属、セラミックスの複合材などが挙げられる。なお、金属としては、立方格子系の結晶構造の材料よりも、六方格子系の結晶構造の材料の方が好ましい。また、高分子材料としては、一般用フェノール樹脂、ナイロン6、ナイロン66、高密度ポリエチレンなどが挙げられる。   As a material having higher wear resistance than the material forming the microlens 1 and the material forming the Fresnel lens 5, in addition to the diamond material such as DLC, the inorganic material may be a carbon-based graphite material, Examples thereof include a crystalline material, a composite material of carbon fiber and carbon and graphite, and fine ceramic type silicon carbide, silicon nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium carbide, titanium oxide, chromium oxide, and the like. Also, solid lubricant-based boron nitride, graphite, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, polymer materials containing these, metals, ceramic composites, and the like can be given. As the metal, a hexagonal lattice crystal structure material is preferable to a cubic lattice crystal structure material. Examples of the polymer material include general-purpose phenol resin, nylon 6, nylon 66, and high density polyethylene.

さらに、マイクロレンズ1を形成する材料よりも屈折率が高く、かつ、マイクロレンズ1を形成する材料よりも耐摩耗性の高い材料としては、DLCの他には、無機系材料として、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどが挙げられ、高分子材料として、高密度ポリエチレン、合成ポリアミド(ナイロン)などが挙げられる。   Furthermore, as a material having a higher refractive index than the material forming the microlens 1 and higher wear resistance than the material forming the microlens 1, in addition to DLC, as an inorganic material, diamond, oxidation, Aluminum, zirconium oxide, titanium oxide and the like can be mentioned, and examples of the polymer material include high-density polyethylene and synthetic polyamide (nylon).

このように構成された透過型スクリーンにおいては、図示しない光源から発せられ表示画像に応じて強度変調された拡散光束は、この透過型スクリーンの背面側より投射され、図1に示すように、全体として凸レンズの作用を有するフレネルレンズ5を経て略平行光束となされ、各マイクロレンズ1の光軸に平行に、すなわち、マイクロレンズアレイ2の主表面に対して垂直に、主表面側よりマイクロレンズアレイ2に入射される。   In the transmissive screen configured in this way, a diffused light beam emitted from a light source (not shown) and intensity-modulated according to a display image is projected from the back side of the transmissive screen, and as shown in FIG. Is converted into a substantially parallel light flux through a Fresnel lens 5 having the function of a convex lens, and parallel to the optical axis of each microlens 1, that is, perpendicular to the main surface of the microlens array 2, from the main surface side. 2 is incident.

そして、マイクロレンズアレイ2に入射された光束は、各マイクロレンズ1ごとに集光され、遮光層4の光透過部(透明部)を経て、透明基材及び透過型スクリーンの前面部をなす透明板3を透過して、前面側に出射される。このようにして、この透過型スクリーンにおいては、円周方向、すなわち、水平及び垂直の両方向について、視野角拡大効果が得られる。   The light beam incident on the microlens array 2 is collected for each microlens 1, passes through the light transmission part (transparent part) of the light shielding layer 4, and forms a transparent base material and a transparent part that forms the front part of the transmission type screen. The light passes through the plate 3 and is emitted to the front side. In this way, in this transmissive screen, a viewing angle expansion effect can be obtained in the circumferential direction, that is, in both the horizontal and vertical directions.

〔マイクロレンズアレイの作製方法の一実施例〕
以下、本発明に係る透過型スクリーンに用いるマイクロレンズアレイ2の作製方法の一実施例について説明する。
[One Example of Manufacturing Method of Microlens Array]
Hereinafter, an embodiment of a method for producing the microlens array 2 used in the transmission screen according to the present invention will be described.

図2は、マイクロレンズアレイの作製方法における各工程を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing each step in the method of manufacturing the microlens array.

この作製方法において作製されるマイクロレンズアレイ2は、図2中の(E)に示すように、透明基材であるべースフィルム6の主面部上に多数のマイクロレンズ1を有し、これらマイクロレンズ1が形成された面の反対側の面には、各マイクロレンズ1に対応して相補的な機能を有する複数の光透過部7を有する遮光層4が形成されている。遮光層4は、前述したように、光透過部7を透過する光以外の光を吸収する。そして、各マイクロレンズ1は、このマイクロレンズ1をなす材料よりも屈折率が高く、かつ、マイクロレンズ1をなす材料よりも高い耐摩耗性を有する材料であるDLC膜8がオーバーコートされている。   A microlens array 2 manufactured by this manufacturing method has a large number of microlenses 1 on the main surface portion of a base film 6 that is a transparent substrate, as shown in FIG. A light shielding layer 4 having a plurality of light transmission portions 7 having a complementary function corresponding to each microlens 1 is formed on the surface opposite to the surface on which 1 is formed. As described above, the light shielding layer 4 absorbs light other than the light transmitted through the light transmission portion 7. Each microlens 1 is overcoated with a DLC film 8, which is a material having a higher refractive index than the material forming the microlens 1 and higher wear resistance than the material forming the microlens 1. .

(工程1)マイクロレンズの形成
図2中の(A)に示す(工程1)では、マイクロレンズをベースフィルム6の主面部上にマイクロレンズ1を形成する。マイクロレンズ1を形成するために、図示しない板状のガラス型を用いて、このガラス型に、粘度180mPa・sの光線透過率の良好な紫外線硬化性樹脂(スリーボンド社製「TB3087B」)を充填した。このガラス型は、例えば、50μmピッチでφ50μmの凹形状の略半球(半径略25μm)が最密充填になるようハニカム状に配列されたものである。このガラス型は、マイクロプラスト法及びウェットエッチング法により、予め作製しておく。
(Step 1) Formation of Microlens In (Step 1) shown in FIG. 2A, the microlens 1 is formed on the main surface portion of the base film 6. In order to form the microlens 1, a plate-shaped glass mold (not shown) is used, and this glass mold is filled with an ultraviolet curable resin having a viscosity of 180 mPa · s and a good light transmittance (“TB3087B” manufactured by ThreeBond). did. This glass mold is, for example, arranged in a honeycomb shape so that concave substantially hemispheres (radius of about 25 μm) with a diameter of 50 μm at a pitch of 50 μm are closely packed. This glass mold is prepared in advance by a microplast method and a wet etching method.

次に、ガラス型に充填した紫外線硬化性樹脂の表面に、ベースフィルム6を重ね合わせ、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させる。ベースフィルム6としては、厚さ30μmのPC(ポリカーボネート)フィルムを用いた。紫外線硬化性樹脂とベースフィルム6とが接着した後、これらをガラス型から剥離させると、図2中の(A)に示すように、ベースフィルム6上に、略半球状の多数のマイクロレンズ1アレイが形成される。この一実施例で使用した紫外線硬化性樹脂の硬化後の屈折率n´´は、1.51である。   Next, the base film 6 is overlaid on the surface of the ultraviolet curable resin filled in the glass mold, and the ultraviolet curable resin is cured by irradiating with ultraviolet rays. As the base film 6, a PC (polycarbonate) film having a thickness of 30 μm was used. When the ultraviolet curable resin and the base film 6 are bonded and then separated from the glass mold, a large number of substantially hemispherical microlenses 1 are formed on the base film 6 as shown in FIG. An array is formed. The refractive index n ″ after curing of the ultraviolet curable resin used in this example is 1.51.

なお、マイクロレンズ1を最密充填で配列させる方法としては、前述したように、底面が略正六角形の略半球形状のマイクロレンズを隙間なくハニカム状に配列する方法があるが、他にも、マイクロレンズ1が隙間なく配列されるものであれば、どんな配列方法でもよい。   In addition, as a method of arranging the microlenses 1 in the closest packing, as described above, there is a method of arranging the substantially hemispherical microlenses having a substantially regular hexagonal bottom surface in a honeycomb shape without gaps. Any arrangement method may be used as long as the microlenses 1 are arranged without gaps.

また、マイクロレンズ1は、微小単位レンズの配列体として機能するレンズであれば、どのような形状のものでもよい。ここでいう微小単位レンズとは、凸レンズなどのレンズ機能を持つ微小な単位部分であり、単位部分(単位レンズ)の大きさに対し、配列体であるマイクロレンズアレイの面積が十分に大きいことを意味する。例えば、周知のレンチキュラーレンズや、回転楕円体等を含む球面、もしくは、非球面状のクラスター状マイクロレンズ(各マイクロレンズの中にその径より小さなレンズが形成された複合レンズ)などが、透明基材6上に多数配列形成されていれば、どのような形状のマイクロレンズであってもよい。   The microlens 1 may have any shape as long as it functions as an array of minute unit lenses. The minute unit lens here is a minute unit part having a lens function such as a convex lens, and the area of the microlens array as an array is sufficiently larger than the size of the unit part (unit lens). means. For example, a well-known lenticular lens, a spherical surface including a spheroid, or an aspherical cluster-like microlens (a compound lens in which a lens smaller than the diameter is formed in each microlens) or the like is used. As long as a large number of arrays are formed on the material 6, microlenses having any shape may be used.

マイクロレンズ1を形成する物質としては、少なくとも可視光に対して透明であれば、特に限定されるものではない。すなわち、光線透過率の高い公知の熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ガラスなどが挙げられる。好ましく使用されるのは光硬化性樹脂であり、特に、紫外線硬化性樹脂を使用することが生産効率や形状の正確さ、硬化性、設備の簡便さなどの点から最も適している。   The substance forming the microlens 1 is not particularly limited as long as it is transparent to at least visible light. That is, well-known thermosetting resin, photocurable resin, thermoplastic resin, glass, etc. with high light transmittance are mentioned. A photocurable resin is preferably used. In particular, use of an ultraviolet curable resin is most suitable from the viewpoints of production efficiency, shape accuracy, curability, and ease of equipment.

また、マイクロレンズアレイを作製する方法としては、ガラス型として、板状ではなく円筒状のガラス型を用いて、ロール・トゥ・ロール(Roll to Roll)法によって作製する方法もある。さらに、ガラス型に限らず、金型、ゴム型、プラスチック型など、硬化した紫外線硬化性樹脂が型から剥離できれる型であれば、他の材料からなる型でも使用可能である。型における略半球凹形状の作製方法も、マイクロプラスト法及びウェットエッチング法に限らず、他の公知の方法も使用可能である。   In addition, as a method of manufacturing the microlens array, there is also a method of manufacturing by a roll-to-roll method using a cylindrical glass mold instead of a plate shape as a glass mold. Furthermore, not only glass molds but also molds, rubber molds, plastic molds, and the like can be used as long as the cured ultraviolet curable resin can be peeled off from the mold. The manufacturing method of the substantially hemispherical concave shape in the mold is not limited to the microplast method and the wet etching method, and other known methods can be used.

(工程2)光透過部の形成(セルフアライメント法)
図2中の(B)及び(C)に示す(工程2)においては、透明基材6を挟んでマイクロレンズ1の反対面側に、マイクロレンズ1の個々に対応して相補的な機能を持つ光透過部7をセルフアライメント法により形成する。すなわち、図2中の(B)に示すように、主表面部にマイクロレンズ1が形成された透明基材6の裏面側に、粘度160mPa・sの光線透過率の良好な紫外線硬化性樹脂を、約20μmの厚さに塗布する。そして、マイクロレンズ1側から、略平行な紫外線を照射することにより、マイクロレンズ1からの出射光の光路に沿った領域内の紫外線硬化性樹脂を硬化させた。
(Step 2) Formation of light transmission part (self-alignment method)
In (Step 2) shown in FIGS. 2B and 2C, complementary functions corresponding to the individual microlenses 1 are provided on the opposite surface side of the microlenses 1 with the transparent substrate 6 interposed therebetween. The light transmission part 7 is formed by a self-alignment method. That is, as shown in FIG. 2B, an ultraviolet curable resin having a viscosity of 160 mPa · s and a good light transmittance is applied to the back side of the transparent substrate 6 on which the microlenses 1 are formed on the main surface portion. To a thickness of about 20 μm. The ultraviolet curable resin in the region along the optical path of the emitted light from the microlens 1 was cured by irradiating substantially parallel ultraviolet rays from the microlens 1 side.

そして、溶剤洗浄により、紫外線硬化性樹脂の未硬化部分を除去することにより、図2中の(C)に示すように、光透過部7を形成した。   And the light-transmitting part 7 was formed as shown to (C) in FIG. 2 by removing the uncured part of the ultraviolet curable resin by solvent cleaning.

なお、このような光透過部7を形成する物質としては、少なくとも可視光に対して透明であれば、特に限定されるものではない。光透過部7を形成する物質としては、例えば、光線透過率の高い公知の熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ガラスなどが挙げられる。好ましく使用されるのは光硬化性樹脂であり、特に、紫外線硬化性樹脂を使用することが生産効率や形状の正確さ、硬化性、設備の簡便さなどの点から最も適している。   In addition, as a substance which forms such a light transmission part 7, if it is transparent at least with respect to visible light, it will not specifically limit. Examples of the substance that forms the light transmitting portion 7 include known thermosetting resins, photocurable resins, thermoplastic resins, and glass having a high light transmittance. A photocurable resin is preferably used. In particular, use of an ultraviolet curable resin is most suitable from the viewpoints of production efficiency, shape accuracy, curability, and ease of equipment.

(工程3)遮光層の光吸収部の形成
図2中の(D)に示す(工程3)では、光透過部7の以外の部分に、光吸収性のある光吸収部を形成して、遮光層4とする。すなわち、(工程2)において未硬化の紫外線硬化性樹脂を除去することによって形成された(光透過部7の周囲となる)凹部に、光吸収性のある黒色の材料をロール押出法により塗布し、硬化させ、光吸収部とする。そして、マイクロレンズ1からの出射光の出射部となる光透過部7の先端部を光吸収部の表面とともに研磨し、遮光層4の表面において、これら光透過部7の先端部が光吸収部と面一状態で外方側に臨むようにした。
(Step 3) Formation of light absorbing portion of light shielding layer In (Step 3) shown in (D) in FIG. 2, a light absorbing portion having light absorption is formed in a portion other than the light transmitting portion 7. The light shielding layer 4 is used. That is, a light-absorbing black material is applied by a roll extrusion method to a concave portion (around the light transmitting portion 7) formed by removing the uncured ultraviolet curable resin in (Step 2). And cured to form a light absorbing portion. And the front-end | tip part of the light transmission part 7 used as the emission part of the emitted light from the microlens 1 is grind | polished with the surface of a light absorption part, and the front-end | tip part of these light transmission parts 7 is the light absorption part in the surface of the light shielding layer 4. I tried to face the outside in a flush state.

遮光層4の光吸収部を形成する材料としては、少なくとも可視光に対して光吸収性及び遮光性を有する材料であれば、特に限定されるものではない。光吸収部を形成する材料としては、例えば、光吸収性のあるカーボンプラック、チタンブラック等の顔料、あるいは、黒色の染料等を樹脂組成物に分散、または、溶解させたものでもよい。   The material for forming the light absorbing portion of the light shielding layer 4 is not particularly limited as long as it is a material having light absorptivity and light shielding properties for at least visible light. As a material for forming the light absorption part, for example, a pigment such as carbon black having a light absorption property, titanium black or the like, or a black dye or the like may be dispersed or dissolved in the resin composition.

(工程4)DLC膜のオーバーコート形成
図2中の(E)に示す(工程4)では、マイクロレンズ1の表面上に、DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)膜をオーバーコートする。すなわち、図2中の(E)に示すように、マイクロレンズ1の表面上に、エチレンガスを使用した周知のCVD法(化学気相成長法:Chemical Vaper Deposition)により、厚さが約6nm乃至12nmのDLC膜8をオーバーコートした。このようにして完成されたマイクロレンズアレイ2は、図1に示すように、透明板3に貼り付けるとこにより、透過型スクリーンの主要部品として使用される。
(Step 4) Overcoat Formation of DLC Film In (Step 4) shown in FIG. 2E, a DLC (diamond-like carbon) film is overcoated on the surface of the microlens 1. That is, as shown in FIG. 2E, a thickness of about 6 nm or more is formed on the surface of the microlens 1 by a well-known CVD method (chemical vapor deposition) using ethylene gas. A 12 nm DLC film 8 was overcoated. The microlens array 2 thus completed is used as a main part of a transmission screen by being attached to a transparent plate 3 as shown in FIG.

図3は、CVD法におけるエチレンガス圧に対するDLC膜の膜厚及びその時の屈折率の関係を示すグラフである。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of the DLC film and the refractive index at that time with respect to the ethylene gas pressure in the CVD method.

なお、図3に示すデータは、DLC膜8をウエハー基板上に成膜して測定したものである。膜厚は「DEKTAK段差計」により、屈折率はエリプソメータにより測定し、算出したものである。   Note that the data shown in FIG. 3 is measured by forming the DLC film 8 on a wafer substrate. The film thickness was calculated by measuring with a “DEKTAK step meter” and the refractive index with an ellipsometer.

前述の一実施例におけるマイクロレンズ1をなす紫外線硬化性樹脂(スリーボンド社製「TB3087B」)の屈折率n´´は1.51であるため、形成されたDLC膜8は、図3中に示された全ての条件において、マイクロレンズ1をなす材料よりも屈折率が高いことがわかる。また、DLC膜8は、紫外線硬化性樹脂材よりも極めて高い耐摩耗特性(硬度及び固体潤滑特性)を有していることは、周知である。   Since the refractive index n ″ of the ultraviolet curable resin (“TB3087B” manufactured by ThreeBond Co., Ltd.) constituting the microlens 1 in the above-described embodiment is 1.51, the formed DLC film 8 is shown in FIG. It can be seen that the refractive index is higher than that of the material forming the microlens 1 under all the conditions. Further, it is well known that the DLC film 8 has extremely high wear resistance (hardness and solid lubrication characteristics) than the ultraviolet curable resin material.

〔本発明に係る透過型スクリーンの一実施例と比較例との対比〕
本発明の一実施例として、マイクロレンズの表面上にDLC膜8を形成する際のCVD法におけるエチレンガス圧を種々変更し、以下の〔表1〕に示すように、7種類(表1中の試料No1乃至試料No7)のマイクロレンズアレイを作製した。また、DLC膜8をオーバーコートしないマイクロレンズアレイを比較例(表1中の試料No8)として作製した。
[Contrast of Example of Transmission Type Screen According to the Present Invention and Comparative Example]
As an example of the present invention, various ethylene gas pressures in the CVD method for forming the DLC film 8 on the surface of the microlens were changed, and as shown in [Table 1] below, seven types (in Table 1) Sample No. 1 to Sample No. 7) microlens arrays were prepared. Further, a microlens array not overcoated with the DLC film 8 was produced as a comparative example (sample No. 8 in Table 1).

各実施例のマイクロレンズアレイを用いた透過型スクリーンにおいて、マイクロレンズ1の表面と、フレネルレンズ5の表面とを互いに擦り合わせ、その後、マイクロレンズ1の表面の傷損(キズ付き)及びフレネルレンズ5におけるレンズ面の傷損(歯こぼれ)の状態を、レーザ顕微鏡を用いて評価した。フレネルレンズ5としては、同一のものを使用した。   In the transmission type screen using the microlens array of each example, the surface of the microlens 1 and the surface of the Fresnel lens 5 are rubbed together, and then the surface of the microlens 1 is damaged (scratched) and the Fresnel lens. The state of damage (tooth spilling) on the lens surface in No. 5 was evaluated using a laser microscope. As the Fresnel lens 5, the same lens was used.

また、各実施例及び比較例のマイクロレンズアレイを用いた透過型スクリーンの全光線透過率を、比視感度を考慮した可視光領域について測定した。全光線透過率は、村上色彩技術研究所製の積分球光度計を用いて測定した。   Moreover, the total light transmittance of the transmission type screen using the microlens array of each Example and Comparative Example was measured in the visible light region in consideration of specific luminous efficiency. The total light transmittance was measured using an integrating sphere photometer manufactured by Murakami Color Research Laboratory.

さらに、通常の蛍光灯を点灯した部屋の明るさ程度の照度200lxの場所において、各実施例及び比較例のマイクロレンズアレイを用いた透過型スクリーンに背面から投射された画像のコントラスト感及びシンチレーション(スペックル)の状態を評価した。なお、シンチレーション(スペックル)は、画像として投射される光線間の干渉により、表示画面がぎらついて見える現象である。画像のコントラスト感及びシンチレーション(スペックル)の状態は、リア・プロジェクション・テレビ(本件出願人作製の「HD−ILA」)において、画像を投射して目視評価した。   Furthermore, in a place with an illuminance of 200 lx, which is about the brightness of a room where a normal fluorescent lamp is lit, the contrast and scintillation of the image projected from the back onto the transmissive screen using the microlens array of each example and comparative example ( The state of speckle was evaluated. Note that scintillation (speckle) is a phenomenon in which a display screen appears to flicker due to interference between light rays projected as an image. The image contrast and scintillation (speckle) state were visually evaluated by projecting an image on a rear projection television (“HD-ILA” produced by the present applicant).

〔表1〕に示すように、本発明の各実施例(試料No1乃至試料No7)のマイクロレンズアレイを用いた透過型スクリーンは、比較例(試料No8)のマイクロレンズアレイを用いた透過型スクリーンと比較して、全光線透過率が若干低下しているが、比較例(試料No8)と異なり、マイクロレンズ1の表面の傷損及びフレネルレンズ5の傷損は認められなかった。   As shown in [Table 1], the transmissive screen using the microlens array of each of the examples (sample No. 1 to sample No. 7) of the present invention is a transmissive screen using the microlens array of the comparative example (sample No. 8). Compared with, the total light transmittance is slightly reduced, but unlike the comparative example (sample No. 8), no damage on the surface of the microlens 1 and no damage on the Fresnel lens 5 were observed.

このように、本発明に係る透過型スクリーンにおいてマイクロレンズ1の表面の傷損及びフレネルレンズ5の傷損が生じないのは、DLC膜8がマイクロレンズ1を形成する材料である紫外線硬化性樹脂よりも極めて高い耐摩耗特性(硬度及び固体潤滑特性)を有しているためである。   As described above, the surface of the microlens 1 and the Fresnel lens 5 are not damaged in the transmission screen according to the present invention because the DLC film 8 is a material for forming the microlens 1. This is because it has extremely higher wear resistance characteristics (hardness and solid lubrication characteristics).

また、〔表1〕に示すように、本発明の各実施例(試料No1乃至試料No7)のマイクロレンズアレイを用いた透過型スクリーンは、比較例(試料No8)のマイクロレンズアレイを用いた透過型スクリーンと比較して、通常の明るさの場所において、コントラスト感が良好な、いわゆる黒の引き締まった画像が表示されることがわかった。   Moreover, as shown in [Table 1], the transmission type screen using the microlens array of each example (sample No. 1 to sample No. 7) of the present invention is a transmission using the microlens array of the comparative example (sample No. 8). It was found that a so-called black tightened image with a good contrast feeling was displayed in a place of normal brightness as compared with the mold screen.

図4は、本発明に係る透過型スクリーンにおけるDLC膜による外光反射低減効果を説明するための断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the effect of reducing external light reflection by the DLC film in the transmission screen according to the present invention.

このように、本発明に係る透過型スクリーンにおいて、コントラスト感が良好な画像が表示されるのは、図4に示すように、外光反射が低減されたためであると考えられる。外光反射は、外方(透過型スクリーンの前方)から遮光層4の光透過部7に入射する外光が、透過型スクリーンの後方側に透過し、光源側の空間光変調素子等によって反射されて、光源からの光線と同じ光路を経て再び透過型スクリーンの前方側に出射することよって生ずる。したがって、透過型スクリーンの後方側に透過する外光が少なくなれば、外光反射は低減される。   As described above, the reason why the image having a good contrast feeling is displayed on the transmissive screen according to the present invention is considered to be because the reflection of external light is reduced as shown in FIG. In the external light reflection, external light incident on the light transmission part 7 of the light shielding layer 4 from the outside (front of the transmission screen) is transmitted to the rear side of the transmission screen and reflected by a spatial light modulation element or the like on the light source side. Then, the light beam is emitted again to the front side of the transmission screen through the same optical path as the light beam from the light source. Therefore, if the external light transmitted to the rear side of the transmissive screen decreases, the external light reflection is reduced.

本発明に係る透過型スクリーンにおいては、マイクロレンズアレイ1の表面にオーバーコートされたDLC膜8は、マイクロレンズ1を形成する材料よりもかなり高い屈折率を有し、マイクロレンズ1を形成する材料及び空気との間に高屈折率差を有している。そのため、マイクロレンズアレイ2に入射する光線は、空気とDLC膜8との界面及びDLC膜8とマイクロレンズ1との界面において大きく屈折し、界面反射及び散乱を生じる。本発明に係る透過型スクリーンが比較例の透過型スクリーンよりも全光線透過率が若干低下しているのはこのためであるが、遮光層4の光透過部7を経て外方(透過型スクリーンの前方)から入射する外光は、このようなDLC膜8による界面反射及び散乱により、従来の透過型スクリーン(比較例)よりも、透過型スクリーンの後方に透過しにくくなっている。   In the transmissive screen according to the present invention, the DLC film 8 overcoated on the surface of the microlens array 1 has a significantly higher refractive index than the material forming the microlens 1, and the material forming the microlens 1. And a high refractive index difference with air. Therefore, the light beam incident on the microlens array 2 is largely refracted at the interface between the air and the DLC film 8 and the interface between the DLC film 8 and the microlens 1, and causes interface reflection and scattering. This is the reason why the total light transmittance of the transmissive screen according to the present invention is slightly lower than that of the comparative transmissive screen. Due to the interface reflection and scattering by the DLC film 8, the external light incident from the front) is less likely to be transmitted behind the transmissive screen than the conventional transmissive screen (comparative example).

すなわち、図4に示すように、空気の屈折率nを1.0とし、DLC膜8の屈折率n´を2.0とし、マイクロレンズ1の屈折率n´´を1.5とし、マイクロレンズ1を半球形状であるとしたとき、スネルの法則(n・sinθ=n・sinθ)に基づいて解析すると、各マイクロレンズ1の光軸に対して28.6°未満の領域からの外光はマイクロレンズ1及びDLC膜8を透過して透過型スクリーンの後方側に透過するが、光軸に対して28.6°以上の領域からの外光は、DLC膜8に達したとき、このDLC膜8と空気との界面に対して臨界角となり、この界面で内面反射され、透過型スクリーンの後方側に透過することがない。このようにDLC膜8と空気との界面で内面反射された外光は、さらに内面反射を繰り返し、遮光層4において吸収されると考えられる。 That is, as shown in FIG. 4, the refractive index n of air is 1.0, the refractive index n ′ of the DLC film 8 is 2.0, the refractive index n ″ of the microlens 1 is 1.5, Assuming that the lens 1 has a hemispherical shape, an analysis based on Snell's law (n 1 · sin θ 1 = n 2 · sin θ 2 ) indicates a region less than 28.6 ° with respect to the optical axis of each microlens 1. The external light from the light passes through the microlens 1 and the DLC film 8 and is transmitted to the rear side of the transmission screen. However, the external light from the region of 28.6 ° or more with respect to the optical axis reaches the DLC film 8. When this occurs, the critical angle is formed with respect to the interface between the DLC film 8 and air, and the inner surface is reflected at this interface and does not transmit to the rear side of the transmissive screen. Thus, it is considered that the external light reflected on the inner surface at the interface between the DLC film 8 and air repeats the inner surface reflection and is absorbed by the light shielding layer 4.

このように、本発明に係る透過型スクリーンにおいては、前述の条件下において、正面方向(各マイクロレンズ1の光軸方向)に対して28.6°以上の領域からの外光が、DLC膜8において全反射されるので、透過型スクリーンの後方側に透過する外光が少なく、外光反射が低減される。   Thus, in the transmissive screen according to the present invention, under the above-described conditions, external light from a region of 28.6 ° or more with respect to the front direction (the optical axis direction of each microlens 1) is transmitted to the DLC film. 8 is totally reflected, so that there is little external light transmitted to the rear side of the transmissive screen, and external light reflection is reduced.

図5は、従来の透過型スクリーン(比較例)における外光反射を説明するための断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining external light reflection in a conventional transmission screen (comparative example).

これに対して、比較例のマイクロレンズアレイを用いた従来の透過型スクリーンにおいては、前述と同様に、空気の屈折率nを1.0とし、マイクロレンズ102の屈折率n´´を1.5とし、マイクロレンズ102を半球形状であるとしたとき、スネルの法則(n・sinθ=n・sinθ)に基づいて解析すると、図5に示すように、各マイクロレンズ102の光軸に対して59.4°以内の領域からの外光が、マイクロレンズ102を透過して透過型スクリーンの後方側に透過してしまう。 On the other hand, in the conventional transmission type screen using the microlens array of the comparative example, the refractive index n of air is set to 1.0 and the refractive index n ″ of the microlens 102 is set to 1. 5 and the microlens 102 has a hemispherical shape, analysis based on Snell's law (n 1 · sinθ 1 = n 2 · sinθ 2 ) External light from an area within 59.4 ° with respect to the axis passes through the microlens 102 and passes through the rear side of the transmissive screen.

このように、本発明に係る透過型スクリーンにおいては、DLC膜により、外光反射が低減されていることがわかる。   Thus, it can be seen that in the transmissive screen according to the present invention, the reflection of external light is reduced by the DLC film.

さらに、〔表1〕に示すように、本発明の各実施例(試料No1乃至試料No7)のマイクロレンズアレイは、比較例(試料No8)と比較して、シンチレーションと呼ばれる表示画面のぎらつき感が低減されており、高性能な透過型スクリーンが構成されていることがわかった。   Furthermore, as shown in [Table 1], the microlens array of each of the examples of the present invention (sample No. 1 to sample No. 7) has a glare of a display screen called scintillation as compared with the comparative example (sample No. 8). It was found that a high-performance transmissive screen was constructed.

シンチレーション(スペックル)と呼ばれる表示画面のぎらつきが発生する原因は、光源からのコヒーレント光による不規則な位相関係での干渉であると考えられる。特に、光源として超高圧水銀ランプ(UHPランプ)を用いた場合、他のランプ光源に比べるとコヒーレント性が高く、シンチレーションも多く発生する。このため、シンチレーションを低減するためには、空間的または時間的にコヒーレンスを制御するか、空間的に平均化する等の対策が必要と考えられる。   The cause of the display screen glare called scintillation (speckle) is considered to be interference in an irregular phase relationship due to coherent light from the light source. In particular, when an ultra-high pressure mercury lamp (UHP lamp) is used as the light source, the coherency is higher than that of other lamp light sources and a lot of scintillation occurs. For this reason, in order to reduce scintillation, measures such as controlling coherence spatially or temporally or averaging spatially are considered necessary.

本発明に係る透過型スクリーンにおいては、マイクロレンズの表面上にオーバーコートされたDLC膜が、空気との屈折率差及びマイクロレンズを形成する材料との屈折率差が大きいことにより、DLC膜中を通過する光線の光速が、波長により、また、場所により変動し、また、界面反射と散乱が生じることによって、これら光線の位相がずれ、マイクロレンズ1への入射光のコヒーレント性が低下すると考えられる。そのため、これら光線が空間的に平均化され、シンチレーションが低減されるものと考えられる。   In the transmissive screen according to the present invention, the DLC film overcoated on the surface of the microlens has a large difference in refractive index with air and a refractive index difference with the material forming the microlens. The speed of light passing through the light beam fluctuates depending on the wavelength and location, and the reflection and scattering of the interface causes the phase of these light beams to shift, and the coherency of the light incident on the microlens 1 is reduced. It is done. Therefore, it is considered that these rays are spatially averaged and scintillation is reduced.

なお、本発明は、前述した各実施例における構成及びマイクロレンズアレイの作製手順に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々変形可能であることは言うまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the configuration and the microlens array manufacturing procedure in each of the embodiments described above, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明に係る透過型スクリーンの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the transmission type screen which concerns on this invention. 前記透過型スクリーンを構成するマイクロレンズアレイの作製方法における各工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of the micro lens array which comprises the said transmissive screen. 前記マイクロレンズアレイの作製工程中のCVD法におけるエチレンガス圧に対するDLC膜の膜厚及びその時の屈折率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the film thickness of the DLC film with respect to the ethylene gas pressure in the CVD method in the manufacturing process of the said micro lens array, and the relationship of the refractive index at that time. 前記透過型スクリーンにおけるDLC膜による外光反射低減効果を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the external light reflection reduction effect by the DLC film in the said transmissive screen. 従来の透過型スクリーン(比較例)における外光反射を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating external light reflection in the conventional transmissive screen (comparative example). 従来の透過型スクリーンの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional transmissive screen.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロレンズ
2 マイクロレンズアレイ
5 フレネルレンズ
6 透明基材
8 DLC膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micro lens 2 Micro lens array 5 Fresnel lens 6 Transparent base material 8 DLC film

Claims (2)

透明基材の主表面部に凸レンズ状に突出したマイクロレンズが多数密接して配列されて形成されたマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの前記マイクロレンズが形成された側に配置され、光源より入射される拡散光を略々平行光束として、この平行光束を前記マイクロレンズアレイの主表面に対して略垂直に入射させるフレネルレンズと
を備え、
前記マイクロレンズの表面部は、このマイクロレンズを形成する材料よりも高屈折率の材料によってオーバーコートされている
ことを特徴とする透過型スクリーン。
A microlens array formed by closely arranging a number of microlenses protruding in a convex lens shape on the main surface of the transparent substrate;
The microlens array is disposed on the side where the microlens is formed, and diffused light incident from a light source is made into a substantially parallel light beam, and the parallel light beam is incident substantially perpendicular to the main surface of the microlens array. With a Fresnel lens,
A transmission type screen, wherein a surface portion of the microlens is overcoated with a material having a higher refractive index than a material forming the microlens.
透明基材の主表面部に凸レンズ状に突出したマイクロレンズが多数密接して配列されて形成されたマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの前記マイクロレンズが形成された側に配置され、光源より入射される拡散光を略々平行光束として、この平行光束を前記マイクロレンズアレイの主表面に対して略垂直に入射させるフレネルレンズと
を備え、
前記マイクロレンズの表面部及び前記フレネルレンズの前記マイクロレンズアレイに対向する側の表面部の少なくともいずれか一方は、前記マイクロレンズを形成する材料及び前記フレネルレンズを形成する材料よりも耐摩耗性の高い材料によってオーバーコートされている
ことを特徴とする透過型スクリーン。
A microlens array formed by closely arranging a number of microlenses protruding in a convex lens shape on the main surface of the transparent substrate;
The microlens array is disposed on the side where the microlens is formed, and diffused light incident from a light source is made into a substantially parallel light beam, and the parallel light beam is incident substantially perpendicular to the main surface of the microlens array. With a Fresnel lens,
At least one of the surface portion of the microlens and the surface portion of the Fresnel lens facing the microlens array is more wear resistant than the material forming the microlens and the material forming the Fresnel lens. A transmission screen characterized by being overcoated with high materials.
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