JP2007219035A - 透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のレンズスクリーンをレンズ部が向かい合うように張り合わせてなる透過型スクリーンにおいて、温度変化による異常環境下、互いのレンズ形状が破損されることを低減する。
【解決手段】 単位凸レンズが２次元的に略マトリックス配置してなるマイクロレンズ部を有する拡散シートと、フレネルレンズからなるレンズ部を有するフレネルレンズシートとが、互いにレンズ部同士が向き合うように配置され、周辺部を固定された状態であり、かつ拡散シートのレンズ部が、単位凸レンズが2次元的に略マトリックス配置してなるマイクロレンズ部を有し、さらに、マイクロレンズ群の、単位体積当りの占有率が２５％以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は透過型プロジェクションテレビなどに用いられる透過型スクリーンに関する。

一般に、透過型スクリーンを備えた背面投射型ディスプレイであるリアプロジェクションテレビは、光源から投射される映像光を透過型スクリーンの背面に入射させることにより、透過型スクリーンの前面に位置する観察者が、透過型スクリーンを透過してきた映像光を観察することができるように構成されたものである（例えば特許文献１参照）。
また、透過型スクリーンは、入射光を略平行化して出射するフレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートと、このフレネルレンズからの出射光を拡散させるレンズ部を持つ拡散シートとを備えている。
そして、この２つのシートを映像光源側から観察者側に、フレネルレンズシート、拡散シートの順に配置することで、明るさ、視野角の広さといった特性が得られる。
特開２００２−１９６４２２号公報

ところで、フレネルレンズシートのフレネルレンズ部は、同心円状に配列された凹凸からなる鋸歯状をなしており、鋭利な頂点部を有するものとなっている。そして、このようなフレネルレンズシートのフレネルレンズ部側には、拡散シートのレンズ部が対向配置されている。
そのため、拡散シートとフレネルレンズシートとを筐体に装着した際に、上記フレネルレンズ部に対して、拡散シートから大きな加重が加わっていると、フレネルレンズ部の鋭利な頂点部がつぶれる、いわゆる歯つぶれと呼ばれる現象が起こる問題がある。このフレネルレンズの歯つぶれが生じると、透過型スクリーン上に水濡れ状態（以下、ステインという）が観察され、映像表示上の大きな問題となる。

そして、この歯つぶれは、常温状態ではさほど起きないが、例えば４０°Ｃ以上の高温状態で特に顕著になってしまう。つまり、高温状態では、例えば紫外線硬化型樹脂からなるフレネルレンズ部が軟らかくなってしまうのに加えて、例えばＰＥＴ樹脂からなるシート基板を有する拡散シートが、例えばＭＳ樹脂からなるレンズ基板を有するフレネルレンズシートよりも大きな割合で伸びることにより、この拡散シートからフレネルレンズ部に対して大きな加重が加わってしまうためである。
また、このフレネルレンズ部に対する加重は拡散シートのレンズ形状、主に単位面積あたりのレンズ占有率に起因する。

これに対し、例えば特許文献１に開示されるように、フレネルレンズ部を構成している材料である、例えば紫外線硬化型樹脂を硬くすることにより、上記歯つぶれを抑制することは可能であるが、このようにすると、紫外線硬化型樹脂の復元性が低下してしまうので、フレネルレンズ部に傷が発生しやすくなるのに加えて、フレネルレンズ部の成形性が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、拡散シートのレンズ部の単位面積あたりの占有率を下げ、フレネルレンズ部の歯つぶれを抑制することができる透過型スクリーンを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の透過型スクリーンは、入射光を拡散させる複数の単位凸レンズ群よりなるレンズ部を有する拡散シートと、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートとを有し、前記拡散シートとフレネルレンズシートとが、互いにレンズ部同士が向き合うように配置された状態で周辺部で固定され、かつ前記拡散シートのレンズ部において、各単位凸レンズの単位体積当りの占有率が２５％以下であることを特徴とする。
なお、ここで単位体積とは、単位凸レンズがシリンドリカルレンズ群からなるレンチキュラーレンズである場合に、Ａをレンズピッチ、Ｂを任意の距離、Ｃをレンズ高さと規定した時のＡ×Ｂ×（Ｃ／１０）の値である。
また、単位凸レンズが２次元配置のマイクロレンズである場合、Ａを左右方向（水平方向）のレンズピッチ、Ｂを上下方向（垂直方向）のレンズピッチ、Ｃをレンズ高さと規定した時のＡ×Ｂ×（Ｃ／１０）の値である。
また、占有率とは、上記単位体積における、指定面積内（Ａ×Ｂ）レンズのレンズ凸部頂点からＣ／１０までのレンズ体積の占める割合をいう。

本発明の透過型スクリーンによれば、拡散シートのレンズ部において、各単位凸レンズの単位体積当りの占有率が２５％以下であることから、拡散シートのレンズ部の単位面積あたりの占有率が十分下げたことにより、フレネルレンズ部の歯つぶれを抑制することができる効果がある。

以上本発明の好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態における透過型スクリーン１００の一例を示す模式図である。
図示のように、この透過型スクリーン１００は、拡散シート１０とフレネルレンズシート２０を互いのレンズ部を対向させた状態で、各シートの周辺部を接着テープにて接合したものであり、フレネルレンズシート２０の背面側に映像光源（図示せず）が配置されている。

拡散シート１０は、映像光源側よりレンズ部１１、樹脂シート１２、紫外線硬化層１３、遮光層１４、粘着層１５、拡散層１６を有して構成される。
樹脂シート１２の材質としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系／ スチレン系共重合樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。また、レンズ部１１の材質としては、上記熱可塑性樹脂に加え、紫外線硬化樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線樹脂が用いられる。また、樹脂シート１２には、光拡散材、たとえば、無機系ではアルミナ、シリカ等、有機系ではアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系／スチレン系共重合樹脂を予め練り混むことも可能である。

また、拡散シート１０のレンズ形状は、必要な視野角が得られる上に単位体積当りの占有率が２５％以下になるように設計するのが望ましい。具体的には、図２に示すような従来用いられている、水平方向に並列したシリンドリカルレンズ群３０からなる拡散シート１０より、図３に示すような単位凸レンズが２次元的に略マトリックス状に配置されてなるマイクロレンズ群４０からなる拡散シート１０を用いるのが望ましい。
なお、図２に示す例の場合、単位体積は、Ａをレンズピッチ、Ｂを任意の距離、Ｃをレンズ高さと規定した時のＡ×Ｂ×（Ｃ／１０）の値とする。
また、図３に示す例の場合、単位体積は、Ａを左右方向（水平方向）のレンズピッチ、Ｂを上下方向（垂直方向）のレンズピッチ、Ｃをレンズ高さと規定した時のＡ×Ｂ×（Ｃ／１０）の値とする。また、占有率とは、上記単位体積における、指定面積内（Ａ×Ｂ）レンズのレンズ凸部頂点からＣ／１０までのレンズ体積の占める割合をいうものとする。

そして、拡散シート１０のレンズ部１１の単位面積あたりの占有率が低ければ、高温状況下におけるフレネルレンズシート２０と拡散シート１０との挙動の違いにより起こる、フレネルレンズシート２０のレンズ部２２と拡散シート１０のレンズ部１１との引っ掛かりが少なくなり、フレネルレンズの歯つぶれが抑制される。
さらに、拡散シート１０におけるマイクロレンズ群４０のレンズピッチが小さいほど、互いのレンズ同士の接点が増え、単位接点あたりの負荷が小さくなることで、レンズつぶれを抑制することができる。

一方、フレネルレンズシート２０は、樹脂シート２１とレンズ部２２とを有する。
フレネルレンズシート２０を構成する樹脂シート２１の材質としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系／ スチレン系共重合樹脂等の熱可塑性樹脂材料、あるいは珪酸塩を成分に含む無機系材料も使用することができる。いずれの材料も光透過性が高いことが必須である。
レンズ部２２のレンズピッチは、もちろん光学的に解像度やモワレといった現象に大きく影響するものであるばかりでなく、レンズシート同士を組み合わせ、スクリーンとする場合においても影響を及ぼす。
そして、フレネルレンズシートのレンズピッチが小さいほど、互いのレンズどうしの接点が増え、単位接点あたりの荷重が小さくなることで、レンズの潰れを抑制することができる。
このため、上述したマイクロレンズ群４０を持つ拡散シート１０とフレネルレンズシート２０とを貼り合せることで、温度変化による異常環境化でもステインの起こりにくい透過型スクリーン１００を得ることができる。

本発明の実施例では、拡散シート１０においては厚さ１．８５ｍｍ、縦５００ｍｍ×横７００ｍｍのアクリル製の樹脂板を基材とし、フレネルレンズシート２０においては厚さ３．００ｍｍ、縦５００ｍｍ×７００ｍｍのアクリル製の樹脂板を基材とした。
これら基材には、拡散性微粒子の分散混合された光拡散陰気を塗布形成、または基材内部に拡散性微粒子を練り込むなどの光拡散機能を付与する処理が行われる。
拡散シート１０は、ＰＥＴフィルムに予め紫外線硬化性樹脂で水平方向に並列したシリンドリカルレンズ群、あるいは２次元的に略マトリックス配置されたマイクロレンズ群を形成し、さらに、レンズ部の反対側の非集光部に黒色の遮光部を形成した。
そして、これら樹脂板の基材とレンズシートを粘着層を介して貼り合せることで、拡散シートとした。

一方、フレネルレンズシート２０は、上記と同様の樹脂板の基材上に、紫外線硬化樹脂でフレネルレンズ群を形成した。
ここで、拡散シートはレンズ形状の異なる３つのサンプルを作製した。
レンズ形状がシリンドリカルレンズで、ＰＥＴ厚が１２５μｍ、レンズピッチが１５５μｍをサンプル1とした。
また、レンズ形状がシリンドリカルレンズで、ＰＥＴ厚が７５μｍ、レンズピッチが９８μｍをサンプル２とした。
さらに、レンズ形状がマイクロレンズで、ＰＥＴ厚が７５μｍ、レンズピッチが水平方向１００μｍ、垂直方向が８０μｍをサンプル３とした。
上記サンプルとフレネルレンズシートとをテスト用の筐体に装着し、気温６０°Ｃ、湿度４５％の室内において２４時間経過後のステイン状況を測定した。図４（表１）はこのテスト結果を示したものである。
図示のように、レンズ形状をマイクロレンズにすることで、ステインを良化することができた。また、視野角も向上した。

本発明の実施例による透過型スクリーンを示す断面図である。 拡散シートの一例を示す説明図である。 拡散シートの他の例を示す説明図である。 本発明の実施例による透過型スクリーンとサンプルとの特性テスト結果を示す表である。

符号の説明

１０……拡散シート、１１……レンズ部、１２……樹脂シート、１３……紫外線硬化層、１４……遮光層、１５……粘着層、１６……拡散層、２０……フレネルレンズシート、１００……透過型スクリーン。

Claims (5)

1. 入射光を拡散させる複数の単位凸レンズ群よりなるレンズ部を有する拡散シートと、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートとを有し、
   前記拡散シートとフレネルレンズシートとが、互いにレンズ部同士が向き合うように配置された状態で周辺部で固定され、
   かつ前記拡散シートのレンズ部において、各単位凸レンズの単位体積当りの占有率が２５％以下である、
   ことを特徴とする透過型スクリーン。
2. 前記単位凸レンズが並列に配置されたシリンドリカルレンズ群よりなることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
3. 前記単位凸レンズが２次元的に配置されたマイクロレンズ群よりなることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
4. 前記単位凸レンズのレンズピッチが１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
5. 前記周辺部の固定が接着テープで行われることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
   

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