JP2008281910A - 透過型スクリーン及び背面投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より薄く、温湿度変化による画面の輝度ムラ等の無い背面投射型表示装置を実現すること。
【解決手段】背面投射型表示装置に用いられ、前記背面投射型表示装置の光源からの光を略平行光にするフレネルレンズと、前記フレネルレンズにより略平行とされた光を拡散させる光拡散性シートとを備える透過型スクリーンであって、
前記フレネルレンズは、前記光源からの光が屈折しつつ入射する面と、該入射した光を全反射し前記スクリーンに対して略垂直方向にする面とを持つプリズムが、複数配置された面を有する全反射フレネルレンズであり、
前記光拡散性シートは、厚さ方向に対して、膨張特性値、曲げ剛性、及び配置位置について略対称性を有する複数層から成る、
ことを特徴とする透過型スクリーン。
【選択図】図３

Description

本発明は、観察者と反対側からプロジェクタを用いて映像光を投射し、映像を表示する際に使用する透過型スクリーン及びそれを使用した背面投射型表示装置に関するものである。

プロジェクタを用い、スクリーンの背面側から投射して表示する背面投射型表示装置として、リアプロジェクションテレビが知られている。

従来、背面投射型表示装置で用いられる透過型スクリーンはフレネルレンズと光拡散性シートから構成され、このフレネルレンズは、プリズムが観察者側を向き、映像光はプリズムの反対側の面となる基材の略平滑面に対して入射後、射出する時にプリズムと空気との界面で屈折することによりスクリーンに対して略垂直にされるものであって（以下屈折型フレネルレンズと云う）、その映像光を光拡散性シートで映像として表示するのが主流であった。

だがこの従来の屈折型フレネルレンズでは、入射する際の略平滑面での反射が、入射角度が大きくなるにつれ大きくなり、光源に対して入射角度が大きくなる表示画面の外縁部が暗くなってしまうといった問題があった。そのため、入射角度が概ねスクリーンに対し、０（垂直）度から約７０度位までと制約されており、映像光をミラーで折り返すことによる表示装置薄型化が図られているが、おのずと限界があるといった問題点があった。

その対策として、各プリズムが光源側にあり、入射した映像光が屈折しつつプリズム内部に入射する面と、該内部に入射した映像光をスクリーンに対して略垂直方向に全反射する面から形成されたプリズムが多数配置されたフレネルレンズ（以下全反射フレネルレンズと云う）と光拡散性シートの組合せが提案されている（例えば特許文献１参照）。

プリズムが光源側となり、映像光がプリズム内部でフレネルレンズに対して略垂直にされた後透過するため、従来の屈折型フレネルレンズで問題となっていた周縁部での光の利用効率の低下を原理的には無くすことができるため、より大きな入射角度に対応でき、薄型の表示装置が可能となるはずであった。但し、逆にこのタイプでは小さい入射角についての対応は難しい。

しかし、実際には従来の屈折型フレネルレンズを用いた透過型スクリーンよりスクリーンの反り、歪み等の影響を大きく受け、それらに起因する映像光のスクリーンに対する入射角変化による輝度変化が強く発生し、特にプロジェクタから距離の離れた映像の外周部において問題となった。

透過型スクリーンの反り、歪み等の変形対策として、本願出願人は、特願２００５−３７４０５８（出願時未公開）で、変形の少ない光拡散性シート及び透過型スクリーン構成の提案をした。

しかし、特願２００５−３７４０５８（出願時未公開）にある従来の屈折型フレネルレンズとの組合せでは前述の通り、表示装置の厚さはさほど薄く出来ず、ＰＤＰやＬＣＤ等のＦＰＤとの比較において競争力が著しく劣ってしまうという問題点があった。
特開２００４−８６１８７号公報

本発明は斯かる背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、より薄く、温湿度変化による画面の輝度ムラ等の無い背面投射型表示装置を実現することを課題とする。

本発明において上記課題を解決するために、まず請求項１の発明では、背面投射型表示装置に用いられ、前記背面投射型表示装置の光源からの光を略平行光にするフレネルレンズと、前記フレネルレンズにより略平行とされた光を拡散させる光拡散性シートとを備える透過型スクリーンであって、
前記フレネルレンズは、前記光源からの光が屈折しつつ入射する面と、該入射した光を全反射し前記スクリーンに対して略垂直方向にする面とを持つプリズムが、複数配置された面を有する全反射フレネルレンズであり、
前記光拡散性シートは、厚さ方向に対して、膨張特性値、曲げ剛性、及び配置位置について略対称性を有する複数層から成る、
ことを特徴とする透過型スクリーンとしたものである。

また請求項２の発明では、前記光拡散性シートは、略対称性を有する各層の対が、互いに同一材質、かつ同一厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーンとしたものである。

また請求項３の発明では、前記光拡散性シートは、厚さ方向の中央に中央基材と、前記中央基材の厚さ方向の周辺に、前記中央基材を中心として略対称に積層された層の対との奇数の層を有し、前記中央基材と前記対とが互いに異なる材質からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の透過型スクリーンとしたものである。

また請求項４の発明では、前記光拡散性シートは、層と層とを粘着又は接着で接合する接合層を有し、前記接合層は、光拡散材が分散されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の透過型スクリーンとしたものである。

光拡散性シートは、請求項２、３、４に記載した発明の様に、特願２００５−３７４０５８（出願時未公開）に記述された構造、構成を使用することができるが、特願２００５−３７４０５８（出願時未公開）に示されたレンズアレイのみならず、光拡散要素を有する層があれば、光拡散性シートとして利用可能である。

また請求項５の発明では、前記光拡散性シートは、レンズアレイを少なくとも１層含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載された透過型スクリーンとしたものである。

光拡散性シートにおいて拡散性をレンズアレイで制御することは視域及び画質向上の為に有効である。

また請求項６の発明では、前記レンズアレイは、放射線硬化型樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、レンズ形状に成形されていることを特徴とする請求項５に記載の透過型スクリーンとしたものである。

レンズ形状に成形することは、放射線による硬化若しくは押し出し法、キャスト法等により行われる。

また請求項７の発明では、前記光拡散性シートは、前記レンズアレイの非集光部に、黒色パターンが形成若しくは着色により付与されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の透過型スクリーンとしたものである。

黒色パターンは、透過型スクリーンを背面投射型表示装置に用いた際の外光によるコントラストの低下を低減することができ、画質を向上させるものである。

また請求項８の発明では、前記フレネルレンズ若しくは前記光拡散性シートは、空気との界面となる最表面に帯電防止、ハードコート、アンチグレアの内１つ若しくは複数の効果を持つ層を有していることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の透過型スクリーンとしたものである。

これらの効果は、透過型スクリーンとして実際に使用する際に、必要とされるものであって、１つ若しくは複数求められるものである。

また請求項９の発明では、前記フレネルレンズの各プリズムは、円弧状に配置され、かつ前記円弧の中心と前記スクリーンの中心が一致していない事を特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の透過型スクリーンとしたものである。

円弧の中心とスクリーン中心の距離が離れているほど、表示装置としては薄い物とできる。

また請求項１０の発明では、前記フレネルレンズは、光を偏向させるために不要なプリズム間の谷部に平坦な面を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の透過型スクリーンとしたものである。

フレネルレンズが、光を偏向させるために不要なプリズム間の谷部に平坦な面を持つことにすれば、光を偏向させるのに作用していない部分の切削を不要とし、切削時間の短縮、工具への負荷の減少等により、製造が容易になり、より製造コストが下がる。

また請求項１１の発明では、請求項１〜１０の何れか１項に記載の透過型スクリーンを用いた背面投射型表示装置としたものである。

請求項１〜１０の何れか１項に記載の透過型スクリーンを用いた背面投射型表示装置は、従来の透過型スクリーンを使用したものより薄く、画質が環境影響を受けにくく安定する。

本発明の透過型スクリーンを用いることにより、より薄く、温湿度変化による画面の輝度ムラ等の無い背面投射型表示装置が実現でき、且つスクリーンコストの下がった表示装置が達成できた。

以下では、本発明の一実施形態に係る透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置について説明する。すべての図面において、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る背面投射型表示装置について説明するための投射光学系を含む断面における模式説明図である。図２は、本発明の一実施形態に係る透過型スクリーンの概略構成について説明するための図１における透過型スクリーンの紙面に平行
な断面における説明図である。図３は、本発明の一実施形態に係る透過型スクリーンの詳細構成について説明するために模式的に表した図２の部分拡大図である。なお、これらの図面は模式図のため、形状や寸法は誇張されているものである（以下も同じ）。

本実施形態のリアプロジェクションテレビ１０（背面投射型表示装置）は、図１に示すように、筐体１１と、前面側（図１の右側）を筐体１１の外部へ露出させるとともに背面側（図１の左側）を筐体１１の内部へ露出させた略長方形平板状をなす透過型スクリーン２０と、筐体１１内に配置され、透過型スクリーン２０の背面に対して投射光を投射する光源としてのプロジェクタ１２を備えている。

プロジェクタ１２は、適宜のプロジェクタを採用することができるが、例えばＬＣＤやＬＣＯＳ（ＬＣＤ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ；反射型液晶パネルの一種）、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）などの表示デバイスを用い、画像信号に応じて変調された投射光を透過型スクリーンのリア側から投射するＭＤ方式のプロジェクタを好適に採用することができる。

なお、以下では、方向を参照する便宜のため、リアプロジェクションテレビ１０の通常の配置姿勢および鑑賞者の鑑賞姿勢に基づいて、図１の上下方向をスクリーンの上下方向（垂直方向）、図１の紙面垂直方向をスクリーンの左右方向（水平方向）と称する場合がある。

透過型スクリーン２０は、図２に示すように、入射光の方向を整えて出射光とするフレネルレンズ部３１を有する全反射フレネルレンズ３０と、この全反射フレネルレンズ３０からの出射光をスクリーンの左右方向（図２の紙面垂直方向）および上下方向（図２の上下方向）に拡散させる光拡散性シート４０とを有している。

光拡散性シート４０においてレンズアレイが含まれていても良く、特に光拡散層４４はレンチキュラーレンズやマイクロレンズ等のレンズアレイでも良いが、限定されるものではない。

これら全反射フレネルレンズ３０、光拡散性シート４０は、透過型スクリーン２０の背面側（図２の左側）から前面側（図２の右側）にかけて順次配置されているとともに、互いに略平行に配置されている。以下では、図示左右方向のうち、全反射フレネルレンズ３０側方向を光源側方向、光拡散性シート４０側方向を観察側方向とそれぞれ称することにする。すなわち、本実施形態では、投射光は光源側から観察側に向けて透過する。

ここで、図２は模式図のため、フレネルレンズ部３０と拡散性シート４０とは互いに離間されているように描かれているが、あまり離間させると画像にボケが生じるので、なるべく近接させ、当接して互いに支持し合うことができる構成とすることが好ましい。

全反射フレネルレンズ３０は、図２に示すように、投射光の入射側から、フレネルレンズ部３１、基板部３２、第３拡散層３３、が順次配置され、第３拡散層３３とフレネルレンズ部３１とが、基板部３２の表裏の接合面に接合されているものである。そして、拡散層３３は光拡散層４４と対向して配置されている。

第３拡散層３３は、全反射フレネルレンズを通った光拡散性シートへの投射光を、透過しつつ光拡散させるためのもので、例えば光拡散性を有する層状、板状またはシート状に形成された光拡散層または光拡散部材を採用することができる。本実施形態では、図３に示すように、例えば、透明な基材３３ａ（光透過基材）の内部に基材３３ａに対して屈折率が異なるフィラー３３ｂ（光拡散材）が分散された樹脂を基板部３２に積層している。

本実施形態では、第３拡散層３３の厚さは、５０μｍ〜３００μｍとし、その拡散度合いＨ₃₃は、ヘイズ値で、５０％〜７０％の値に設定している。

基材３３ａの材質としては、適宜の透明樹脂を採用することができるが、例えば、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂（ＭＳ樹脂）を好適に採用することができる。例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）を６０％含むＭＳ樹脂で、屈折率ｎ_33a＝１．５３のものを採用することができる。

フィラー３３ｂの材質としては、基材３３ａと屈折率が異なる適宜のフィラーを採用することができる。例えば、平均粒径１０μｍ、屈折率ｎ_33b＝１．５０の有機フィラーを好適に採用することができる。基材３３ａとフィラー３３ｂとの屈折率差は、０．０３〜０．１０の範囲とすることが好適である。そのため、例えば、基材３３ａとしてＭＳ樹脂で、屈性率ｎ_33a＝１．５７のものを採用し、フィラー３３ｂとして、屈折率ｎ_33b＝１．４７の有機フィラーを採用することもできる。

なお、光拡散には、拡散層の内部の光拡散材による起こる内部拡散と、拡散層の入出射面の凹凸により発生する外部拡散とがある。入出射面の凹凸は、例えばマット加工などにより意図的に形成する凹凸と、基材から光拡散材が露出して形成される凹凸とがある。

光拡散材の露出による凹凸レベルは、光拡散材として、有機フィラーのように球状となるものと、無機フィラーなどの不定形状となるものとを混合して用いることで制御することができる。例えば、上記のフィラー３３ｂに代えて、有機系の樹脂ビーズと、タルクやガラスビーズなどの無機系フィラーとを適宜の配合比で混合したものを採用するとよい。

基板部３２は、フレネルレンズ部３１を支持するための光透過性の平板である。そして、第３拡散層３３が形成された面の裏面側に、フレネルレンズ部３１が形成されている。

基板部３２の材質としては、透明な板部材であればどのような材質でもよく、例えば、アクリルやポリカーボネート、ＭＳ樹脂などを好適に採用することができる。また、ガラスなどの基板も採用することができる。

フレネルレンズ部３１は、プリズム状の形状に形成され、光源方向から見ると、同心円状に配置され、輪帯形状を形成しているものである。

プリズム状のレンズ面は、設計条件に応じ、プリズム内に一旦屈折をして光が入り、次ぎの面で全反射することによりプロジェクタ１２から出射された投射光を略平行光にできるようになっている。

本実施形態では、フレネルレンズ部３１の厚さは、約５０μｍ〜７０μｍに形成されている。

全反射フレネルレンズ３０は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、フレネルレンズ部３１の形状を成形するための金型に、例えば紫外線硬化樹脂を供給する。そして、一方の面に第３拡散層３３を形成した基板部３２をその他方の面が紫外線硬化樹脂に密着するように配置し、必要に応じて、例えばローラなどにより基板部３２を押圧して、余分な紫外線硬化樹脂を排出する。その状態で基板部３２を通してＵＶ照明光源から紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。そして、紫外線硬化樹脂が硬化した後、金型から脱型する。このようにして、金型の形状が転写されたフレネルレンズ
部３１が、基板部３２上に形成される。

全反射フレネルレンズ３０は、光拡散性シート４０に当接する側に反り付けを行うか、基板部３２に、高剛性の樹脂材料またはガラス基板などを用いることにより、平面状態を保つことができるようにしておく。

次に、光拡散性シート４０について説明する。

光拡散性シート４０は、図３に示すように、全反射フレネルレンズ３０側から、光拡散層４４（表面層）、光拡散層基板４２（積層基板）、粘着層４６（接合層）、第２拡散層４８、中央基板６０（積層基板）、第１拡散層４９（接合層）、表面基板６１（積層基板）、表面コート層５１（表面層）が略この順に層状に配置され、組立時に初期変形などを与えて湾曲させることなく、平面を保った状態で取り付けられる平板部材である。光源方向から見た形状はフレネルレンズ３０の外形と同様な略長方形状である。

図示はしていないが、光拡散層４４を、略半円柱状をなす複数のシリンドリカルレンズが互いに略平行に配列され、上下方向（テレビの垂直方向、図示の紙面平行方向）に延されたものとし、光拡散性シート４０の入射面を構成していても良い。

このような構成の場合、全反射フレネルレンズ３０から出射される略平行な投射光をスクリーンの左右方向（水平方向、図示の紙面垂直方向）に集光後、左右方向に拡散しながら第２拡散層４８に向けて出射する。

光拡散層基板４２は、シリンドリカルレンズの様な光拡散層４４を支持するために設けられた厚さｔ₁の光透過性の基板である。本実施形態では、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂からなり、ｔ₁＝７５μｍである。ＰＥＴ樹脂の材料特性は、例えば、線膨張係数が、１．５×１０^-5（ｃｍ／ｃｍ／℃）、湿気膨潤係数が１．２×１０^-5（１／％ＲＨ）、引張弾性率（縦弾性係数）が、３９２０ＭＰａ（４００ｋｇｆ／ｍｍ²）のものなどを採用することができる。

このような構成を有する光拡散層４４は、特にレンズアレイ形状を有する場合、例えばフレネルレンズシート３０と同様にして製造することができる。すなわち、レンズ形状を有する光拡散層４４を成形する金型に対応して、シリンドリカルレンズ形状を有する金型を用い、フレネルレンズ部３１、基板部３２に対応して、シリンドリカルレンズ形状を有する光拡散層４４、光拡散層基板４２を対応させた上記の製造方法により製造することができる。

図示はしていないが、本実施形態において光拡散層４４にシリンドリカルレンズを設けた場合、黒色パターンが粘着層４６中にシリンドリカルレンズと同じピッチ周期で配置される。すなわち、表面に複数のシリンドリカルレンズが設けられた光拡散層基板４２の裏面側において、各シリンドリカルレンズによる非集光部に、シリンドリカルレンズの母線方向に沿ってストライプ状に延された光吸収帯により適宜範囲だけストライプ状に遮光する黒色パターンを形成若しくは着色により付与されたものとなる。そして、黒色パターンの間には、第２拡散層４８を接合するための接着層を兼ねた光透過性の粘着層４６が設けられている。シリンドリカルレンズの焦点位置は、黒色パターンによる投射光のケラレが生じない様に、設定される。

本実施形態では、粘着層４６の厚さは、約５０μｍとした。

第２拡散層４８は、投射光を第１拡散層４９で拡散される前に、投射光を拡散させるた
めのものである。本実施形態では、主基板６０の表面に、図３に示すように、例えば、透明な基材４８ａ（光拡散基材）の内部に基材４８ａに対して屈折率が異なるフィラー４８ｂ（光拡散材）が分散された樹脂を共押出しによる積層またはコーティングにより、厚さｔに形成している。

第２拡散層４８の拡散度合いＨ₄₈は、第３拡散層３３、第１拡散層４９の拡散度合いＨ₃₃、Ｈ₄₉より小さく、基材４８ａとフィラー４８ｂとの屈折率差は、第３拡散層３３の基材３３ａとフィラー３３ｂとの間の屈折率差より小さくかつ第１拡散層４９の基材４９ａとフィラー４９ｂとの間の屈折率差と略同等に設定する。

本実施形態では、例えば、厚さｔ＝１００μｍとしている。拡散度合いＨ₄₈は、ヘイズ値で、１０％〜３０％の値が好適であり、例えば、Ｈ₄₈＝２０％に設定している。

基材４８ａの材質としては、適宜の透明樹脂などを採用することができるが、例えば、ＭＳ樹脂を好適に採用することができる。例えば、ＭＭＡを６０％含むＭＳ樹脂で、屈折率ｎ_48a＝１．５３の材質を採用することができる。

フィラー４８ｂの材質としては、基材４８ａと屈折率が異なる適宜のフィラーを採用することができる。例えば、平均粒径１０μｍ、屈折率ｎ_48b＝１．５５の有機フィラーを好適に採用することができる。

中央基板６０は、光拡散性シート４０の剛性の主部分を担うために、厚さｔ₀が、ｔ₀＞ｔ₁のように相対的に厚く設けられた透明基板である。本実施形態では、ｔ₀＝０．５ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）樹脂製としている。ＰＣ樹脂の材料特性は、例えば、線膨張係数が、７×１０^-5（ｃｍ／ｃｍ／℃）、吸湿率が０．２０％以下、引張弾性率が、３０９７ＭＰａ（３１６００ｋｇｆ／ｃｍ²）などのものを採用することができる。

第１拡散層４９は、光拡散性シート４０の最も観察側に設けられた拡散層であり、主基板６０の観察側の面に形成され、第２拡散層４８で水平、垂直方向に拡散された投射光を、必要な視野角の範囲に拡散させるために設けられている。

本実施形態では、例えば、粘着性を有する透明な基材４９ａ（光拡散基材）の内部に基材４９ａに対して屈折率が異なるフィラー４９ｂ（光拡散材）が分散された拡散粘着層が主基板６０に積層されてなっている。

このような拡散粘着層を形成するには、例えば基材４９ａとして粘着性を有するとともに活性エネルギー線（例えば紫外線）が照射されたときに硬化して接着性を発揮する活性エネルギー線硬化型樹脂にフィラー４９ｂを混入し適宜の厚さの層状にしたものを離型フィルムの間に形成した転写シートを製作しておく。離型フィルムは、必要に応じて、フッ素処理、シリコン処理等の表面処理（離型処理）が施されたＰＥＴフィルムを採用することができる。

活性エネルギー線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型フォトポリマーが用いられ、具体的には、アクリル系ポリマー、アクリル系モノマー及び光開始剤等を含んだ公知の粘接着剤が用いられる。

そして、第１拡散層４９が硬化する前に離型フィルムの一方をはがし、第１拡散層４９が露出した面を、例えばロールなどを用いて中央基板６０又は表面基板６１のいずれか一方の表面に密着させて貼着する。このとき、第１拡散層４９が常温で粘着性を有する場合には、そのまま第１拡散層４９を中央基板６０または表面基板６１に貼着する。また第１
拡散層４９が加熱によって粘着性を有する場合には、ロールを加熱して第１拡散層４９に粘着性を発揮させ貼着する。次に、離型フィルムの他方をはがして、中央基板６０又は表面基板６１のいずれか他方に、同様にして粘着する。

そして、活性エネルギー線を中央基板６０または表面基板６１を通して、第１拡散層４９に照射する。これにより、第１拡散層４９を硬化させ、中央基板６０と表面基板６１とを接合する。

本実施形態の第１拡散層４９の拡散度合いＨ₄₉は、ヘイズ値で、７０％〜９０％の値に設定する。拡散度合いの大きさは、第３拡散層３３と同様にして上記範囲に設定することができる。例えば、Ｈ４９＝８５％に設定する。

基材４９ａ、フィラー４９ｂの材質としては、適宜の透明樹脂を採用することができるが、本実施形態では、基材４８ａ、フィラー４８ｂと同じ材質としている。

表面基板６１は、第１拡散層４９の観察側の表面にフィラー４９ｂが露出することで形成される微細な凹凸を平滑化し、表面コート層５１の形成を容易にするとともに、光拡散性シート４０の温度・湿度などの環境変化による反りを抑制するためのものであり、膨張特性値である線膨張係数と湿気膨潤係数との組合せ、および曲げ剛性が光拡散層４４の基板４２と同じ光透過性の基板からなる。ここで、曲げ剛性は、反り変形をおよそ支配する物性値であり、光透過部分の上下または左右方向の断面における単位幅のはりの曲げ剛性、すなわち縦弾性係数と板厚の３乗との積に比例する量である。

本実施形態では、表面基板６１は、光拡散層基板４２と同じＰＥＴ樹脂で、厚さｔ₂＝７５μｍとしている。

表面コート層５１は、透過型スクリーン２０の表面性を良好に仕上げるために必要に応じて設けられる種々のコート層である。例えば、鉛筆硬度３Ｈ以上程度の表面の耐擦傷性を付与するためのハードコート（ＨＣ）層や、写り込み防止のためのアンチグレア（ＡＧ）層、埃付着防止のための帯電防止（ＡＳ）層など機能を有するコート層を、単層または複数層により形成したものである。

このように、光拡散性シート４０は、３枚の積層基板で、光拡散層基板４２、中央基板６０、表面基板６１が、互いに接合層を介して接合され、最外部の光拡散層基板４２、表面基板６１の最外部側にそれぞれ表面層が形成されている。

そして、中央基板６０の板厚中心を通る対称軸Ｓ₁に対して、光拡散層基板４２、表面基板６１を対称に配置している。すなわち、図３に示すように、対称軸Ｓ₁から基板４２、表面基板６１の内側の面までの距離を、それぞれＴ₁、Ｔ₂とすると、Ｔ₁＝Ｔ₂である。

このため、対称軸Ｓ₁を中心として対称な対をなす基板４２と表面基板６１とでは、材質が同じであるため、線膨張係数、湿気膨潤係数、縦弾性係数が同一である。また、それぞれの板厚がｔ₁＝ｔ₂である。そのため、光拡散層基板４２と表面基板６１との曲げ剛性の値は等しい。

これに対して、板厚の中心線が、対称軸Ｓ₁上に配置された中央基板６０は、材質、板厚とも最外部に配置された基板４２、表面基板６１と異なっている。

本実施形態では、中央基板６０にＰＣ樹脂を採用し、その板厚を最大板厚に設定することで、光拡散性シート４０の主たる剛性を持たせている。

なお、表面層である光拡散層４４、表面コート層５１、および接合層である粘着層４６、第１拡散層４９、コーティング層である第２拡散層４８は、いずれも各積層基板に対して、薄いか、剛性の低い材質からなるので、反り変形への影響は実質的に無視することができる。

次に、本実施形態のリアプロジェクションテレビ１０の作用について、透過型スクリーン２０の作用を中心に説明する。

まず、透過型スクリーン２０が、温度、湿度が変化する環境に置かれた場合の作用について説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係る透過型スクリーンの温度・湿度変化による反り変形の抑制作用について説明するための模式説明図である。

温度、湿度のいずれかが変化すると、図４に矢印で示すように、各積層基板は、それぞれの線膨張係数、湿気膨潤係数に応じて膨張、収縮し、板面に沿う方向に伸縮を起こす。

そして、中央基板６０と、光拡散層基板４２および表面基板６１との伸縮量の違いにより、光拡散性シート４０の内部に応力が発生する。この内部応力は、対称軸Ｓ₁に対して厚さ方向に対称に発生するため、互いに相殺され、光拡散性シート４０の平面性が保たれる。一方、このような対称な配置をとらない場合は、内部応力の非相殺部分が内部曲げ応力となって、光拡散性シート４０が反ってしまう。

本実施形態では、全反射型フレネルと、温度、湿度のいずれかが変化しても、反りが抑制され、平面状態を保つことができる光拡散性シート４０とを用いてスクリーンとしたため、全反射型フレネルレンズを用いても、従来課題となっていた環境の影響による画質の劣化の少ない、かつ薄型のプロジェクションテレビを実現することができる。

他にも実施の形態は様々あるが、本発明で用いる光拡散性シートの他の形態例は特願２００５−３７４０５８を参照されたい。本発明の透過型スクリーンの光拡散性シートは上記出願発明における光拡散レンズアレイシートを含むものであるが、それのみにこだわるものでは無い。

上記の様な環境変化に対して反り・歪みの少ない光拡散性シートと全反射フレネルレンズからなる透過型スクリーンを用いることにより、薄型化されたリアプロジェクションテレビでも環境変化に対して画像の安定したテレビが実現できた。

次に、本発明の実施形態の透過型スクリーン２０の実施例、比較例の評価結果について説明する。

まず、光拡散性シートについては実施例１、と比較例１が反り、歪みの低減された構成とし、比較例２，３では従来の光拡散性シートとし、断面の概略構成は、下記の説明および表１に記載の通りである。ただし、表のスペースの関係で、線膨張係数の単位表記から（ｃｍ／ｃｍ）を省略している。

実施例１、比較例１の光拡散性シートは、実施形態の図３に対応する構成であり、表１の拡散層基板が４２、中央基板が主基板６０、表面基板が表面基板６１となっており、対
称軸Ｓ₁に関して対称に配置されている。

比較例２、３は、上記の中央基板および表面基板に代えて光拡散材を分散させた拡散板を設け、シリンドリカルレンズを形成したレンズ基板との２枚構成としたものである。表１から分かるように、この場合の拡散板とレンズ基板とは、材質、厚さが異なり、線膨張係数、湿気膨潤係数、および曲げ剛性の配列に対称性のない構成となっている。

実施例１、比較例２においては各光拡散性シートと全反射フレネルレンズを組み合わせた物を透過型スクリーンとし、比較例１、比較例３においては各光拡散性シートと従来の屈折型フレネルレンズを組み合わせた物として本発明の実施例と比較例とする。評価は表示装置の厚さ（奥行き（薄いほど好ましい。））と、環境試験時の画質の劣化、特に輝度ムラについてが中心となる。

下記の表２に評価結果を示す。評価項目は、表示装置厚み、耐環境性である。

耐環境性は、試験時に各透過型スクリーンに投射される画像を目視評価し、良好、やや劣る、悪い、の４段階に評価し、それぞれ、○、△、×で示している。

装置の厚みは相対評価で厚い物を×、薄い物を○とした。

上記の表に示すように、実施例１は、各評価項目において○の結果で、最も優れた結果を示していた。

一方、比較例では、耐環境性、装置厚み共に良好な物は無く、実施例１に対して劣る結果となっている。

なお、上記の説明では、複数の積層基板を、線膨張係数、湿気膨潤係数、曲げ剛性および配置位置が、前記厚さ方向に対称性を有するように配列された例で説明したが、伸縮しても光拡散レンズアレイシートの反りを誘発する内部応力への寄与量が少なければ、完全な対称性を有していなくてもよく、略対称であればよい。

例えば、本発明の一実施形態に示した例では、中央基板に相対的に大きな剛性を持たせている。そのため、その他の積層基板の対称性を有すべき対のうち相対的に低剛性のものと、中央基板の剛性の差が大きい場合、対称性を有すべき対の線膨張係数、湿気膨潤係数、厚さが中央基板の値に比して同程度である略対称な状態にあればよい。

また、線膨張係数、湿気膨潤係数、曲げ剛性、および配置位置が、前記厚さ方向に略対称性を有していれば、上記の説明より多くの積層基板で構成してもよい。

また、上記の本発明の一実施形態の説明では、中央基板の曲げ剛性を最大にした例で説明したが、曲げ剛性の配列に略対称性があれば、中央基板以外の積層基板の曲げ剛性が最大になるようにしてもよい。

また、上記の説明では、略対称な対をなす積層基板の曲げ剛性を略対称にするため、同一材質、同一厚さとしているが、線膨張係数、湿気膨潤係数が略同一であれば、異なる材質を異なる厚さとして、曲げ剛性が略対称となるようにしてもよい。この場合、配置位置の対称性は、積層基板の中立面の位置を対称にする。

また、上記の説明では、膨張特性値として、線膨張係数と湿気膨潤係数とがいずれも対
称に配置される例で説明したが、対称性を有すべき対において、線膨張係数と湿気膨潤係数との間の差が十分大きく、反りに寄与する特性が実質的に一方のみとなるような場合には、寄与の少ない膨張係数は対称になっていなくてもよい。

上記の様な光拡散性シートと全反射型フレネルとを組み合わせることにより透過型スクリーンとし、それを用いて背面投射型表示装置とすることにより、本発明による効果が得られる。

本発明の一実施形態に係る背面投射型表示装置について説明するための断面模式説明図である。 本発明の一実施形態に係る透過型スクリーンの概略構成について説明するための図１における紙面平行方向に沿う断面模式説明図である。 本発明の一実施形態に係る透過型スクリーンの詳細構成について説明するために模式的に表した図２の部分拡大図である。 本発明の一実施形態に係る透過型スクリーンの温度・湿度変化による反り変形の抑制作用について説明するための模式説明図である。

符号の説明

１０…リアプロジェクションテレビ（背面投射型表示装置）
１１…筐体
１２…プロジェクタ
２０…透過型スクリーン
３０…全反射フレネルレンズ
３１…フレネルレンズ部
３２…基板部
３３…第３拡散層
３３ａ、４８ａ、４９ａ…基材（光透過基材）
３３ｂ、４８ｂ、４９ｂ…フィラー（光拡散材）
４０…光拡散性シート
４２…光拡散層基板
４４…光拡散層
４６…粘着層（接合層）（黒色パターンが形成された場合にはこの層に含まれる。）
４８…第２拡散層
４９…第１拡散層
５１…表面コート層（表面層）
６０…中央基板
６１…表面基板

Claims (11)

1. 背面投射型表示装置に用いられ、前記背面投射型表示装置の光源からの光を略平行光にするフレネルレンズと、前記フレネルレンズにより略平行とされた光を拡散させる光拡散性シートとを備える透過型スクリーンであって、
   前記フレネルレンズは、前記光源からの光が屈折しつつ入射する面と、該入射した光を全反射し前記スクリーンに対して略垂直方向にする面とを持つプリズムが、複数配置された面を有する全反射フレネルレンズであり、
   前記光拡散性シートは、厚さ方向に対して、膨張特性値、曲げ剛性、及び配置位置について略対称性を有する複数層から成る、
   ことを特徴とする透過型スクリーン。
2. 前記光拡散性シートは、略対称性を有する各層の対が、互いに同一材質、かつ同一厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
3. 前記光拡散性シートは、厚さ方向の中央に中央基材と、前記中央基材の厚さ方向の周辺に、前記中央基材を中心として略対称に積層された層の対との奇数の層を有し、前記中央基材と前記対とが互いに異なる材質からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の透過型スクリーン。
4. 前記光拡散性シートは、層と層とを粘着又は接着で接合する接合層を有し、前記接合層は、光拡散材が分散されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の透過型スクリーン。
5. 前記光拡散性シートは、レンズアレイを少なくとも１層含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載された透過型スクリーン。
6. 前記レンズアレイは、放射線硬化型樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、レンズ形状に成形されていることを特徴とする請求項５に記載の透過型スクリーン。
7. 前記光拡散性シートは、前記レンズアレイの非集光部に、黒色パターンが形成若しくは着色により付与されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の透過型スクリーン。
8. 前記フレネルレンズ若しくは前記光拡散性シートは、空気との界面となる最表面に帯電防止、ハードコート、アンチグレアの内１つ若しくは複数の効果を持つ層を有していることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の透過型スクリーン。
9. 前記フレネルレンズの各プリズムは、円弧状に配置され、かつ前記円弧の中心と前記スクリーンの中心が一致していない事を特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の透過型スクリーン。
10. 前記フレネルレンズは、光を偏向させるために不要なプリズム間の谷部に平坦な面を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の透過型スクリーン。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の透過型スクリーンを用いた背面投射型表示装置。

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