JP2010204226A - 透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】屋外での使用に適した、外光コントラストの向上と、日射に対する耐熱性を両立する背面投写型表示装置の透過型スクリーン
【解決手段】画像入射光側から順に、フレネルレンズ板と、拡散板と、拡散板からの光を拡散させ、レンズ面が画像入射光側に凸形状であるレンチキュラレンズシートが貼合され、可視光を部分的に吸収する支持板とを備える透過型スクリーン。
【選択図】図１

Description

本発明は、背面投写型表示装置に用いる透過型スクリーンであって、屋外環境下でも視認性が良好な透過型スクリーンの構成に関する。

従来、液晶パネルやＤＭＤなどを用いた背面投写型の画像表示装置において、断面鋸歯状のレンズを形成したフレネルレンズ板と、シリンドリカルなレンズを形成したレンチキュラレンズシートを含む構成の透過型スクリーンが用いられている。外光に対するコントラスト向上のため、レンチキュラレンズシートのレンズ部に着色した構成の透過型スクリーンや、出射光側にブラックストライプを形成したレンチキュラレンズシートが開示されている。図５は従来の透過型スクリーンの概念構成を示す断面図である。図５の透過型スクリーンは、フレネルレンズ板１０、レンズ部を着色したレンチキュラレンズ１1、光拡散層を有する基材１２で構成されている。レンチキュラレンズのレンズ部にそって着色されているため、基材中に顔料を混入させた場合に比べて、外光反射の光路長が長くなり効率よく反射光を吸収する。このため、外光に対する画像のコントラストを高くできる（特許文献１参照）
特開平１０−１１１５３７号公報

近年、デジタルサイネージ用途として、屋外で使用する背面投射型表示装置では、直射日光によるスクリーンの温度上昇に対する耐熱性と、外光に対して高いコントラストの投写画像が要求される。

しかしながら、上記従来技術の透過型スクリーンでは、薄いレンチキュラレンズシートに着色することによって外光に対するコントラスト向上を図っているため、直射日光に曝されると、着色層の光吸収によりレンチキュラレンズシートの温度が急激に上昇する。さらに、レンチキュラレンズシートを押し出し成形により製造する場合には、耐熱性の確保が困難である。また、着色された紫外線硬化樹脂を用いてレンズ層をフィルム基板上に形成し、高い耐熱性の支持板に貼合して製造する場合でも、着色層が薄く複雑な断面形状のため、温度上昇による変形への影響も大きい。また、レンチキュラレンズシートのレンズ部の反対面に光を吸収するブラックストライプを形成したスクリーンも同様にスクリーンの温度上昇による変形が問題となる。このように、従来の透過型スクリーンは日射に対する耐熱性の確保と高い外光コントラストの両立が課題であった。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであって、高い外光コントラストと、日射に対する耐熱性を両立する透過型スクリーンを提供することを目的とする。

本発明の第１の透過型スクリーンは、画像入射光側から順に、集光作用を備えたフレネルレンズ板と、光を拡散する拡散板と、前記拡散板からの光を拡散させるレンチキュラレンズシートと、前記レンチキュラレンズシートが貼合され可視光を部分的に吸収する支持板とを備えた透過型スクリーンであって、前記レンチキュラレンズシートのレンズ部は前記拡散板からの光が入射し、画像入射光側に凸形状に形成されたものである透過型スクリーンである。このような構成により、外光反射が大きいレンチキュラレンズのレンズ部での反射光が拡散層を透過しないため、外光によるコントラストの低下を低減したものである。また、薄いシート部での光吸収がないために高い耐熱性を確保できる。
本発明の第２の透過型スクリーンでは、画像入射光側から順に、集光作用を備えたフレネルレンズ板と、光を拡散する拡散板と、前記拡散板からの光を拡散させるレンチキュラレンズシートと、前記レンチキュラレンズシートが貼合され可視光を部分的に吸収する支持板と、赤外線を吸収あるいは反射するシートを貼合した前面パネルで構成された透過型スクリーンであって、前記レンチキュラレンズシートのレンズ部は前記拡散板からの光が入射し、画像入射光側に凸形状に形成された透過型スクリーンである。この構成により、前面パネルに貼合した赤外線を吸収または反射するシートによりレンチキュラレンズシートを貼合した支持板や拡散板の温度上昇を低減できる。

本発明によれば、高い外光コントラストと耐熱性を両立する背面投写型表示装置の透過型スクリーンを得ることができる。

以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における透過型スクリーンの構成を示ものである。本発明の透過型スクリーン２７は、プロジェクタ２０側から、フレネルレンズ層２２を形成したフレネルレンズ板２２と、拡散板２３と、レンチキュラレンズシート２４と、支持板２５で構成される。フレネルレンズ板２２はアクリル樹脂などの透明基材上に、透明な紫外線硬化樹脂により断面が鋸歯状となるように同心的にレンズ層を成形したものである。フレネルレンズ板１２は発散する画像入射光を観察者側に集光する。拡散板２３は、アクリル樹脂などの透明基材に、基材とは異なる屈折率を有する微粒子を散乱子として混入し、入射光を拡散する板状の部材としたものである。レンチキュラレンズシート２４は、透明な紫外線硬化樹脂によりレンズ層をフィルム基材上に成形したものである。レンチキュラレンズシート２４のレンズ面は画像入射側に凸形状であり、レンチキュラレンズのピッチは０．１５ｍｍとしている。画像入射光側に凸形状にすることで輝度の視野角特性が拡大できる。また、レンチキュラレンズのピッチは画素構造を持つライトバルブの投写画像とのモアレを解消するため、０．１５ｍｍと狭ピッチで構成している。支持板２５はアクリル樹脂に着色剤を混入し可視光を一定の割合で吸収する。支持板２５の一方の面にはレンチキュラレンズシート２４を、もう一方の面には反射防止フィルム２６を貼合している。フレネルレンズ板２１、拡散板２３、支持板２５の厚みは２ｍｍ以上としている
このような構成の透過型スクリーンにより外光コントラストが向上される作用について説明する。図２に従来のスクリーンの外光反射の様相を示す。画像入射光より順に、着色したレンチキュラレンズ層１０と拡散層１１を有するスクリーンである。図中には、画像入射光と外光反射光の光線図を示している。
外光からの光は拡散層に入射し散乱した後、レンズで多重反射する。レンズ面での多重反射の過程で着色層を透過し、外光を吸収する。レンズ面で多重反射された光は、再び拡散層で散乱し、観察者側に出射する。画像入射光が着色層を透過する光路長に対して、外光が着色層を透過する光路長が大幅に長くなるため、外光の光吸収が画像入射光の光吸収より大きくなり、外光コントラストが改善される。しかしながら、入射する外光は、拡散層を透過する過程で散乱光となり、その散乱光がレンチキュラレンズで多重反射し、さらに、散乱するため、観察者側への反射光が様々な方向に出射する。外光コントラストを高くするには、着色層での光吸収の割合を高くすることが必要であり、このため、着色層の透過率は略５０％以下としている。
図３は本発明のスクリーンの外光反射の様相を示す。外光反射が大きいレンチキュラレンズ２４面での多重反射が拡散板２３を透過散乱しない構成である。外光反射は拡散層での反射やスクリーン界面反射よりも、レンチキュラレンズのレンズ２４面での多重反射成分が最も大きい。支持板２５に対して斜めに入射する外光はレンチキュラレンズ面２４での多重反射光が正反射なるため、観察者側方向へ反射する光は低減される。支持板２５は染料もしくは顔料の着色剤を混入分散し、着色されたアクリル樹脂である。着色用の染料としては分散染料であるカヤロンポリエステルブラックなどが、また、顔料としては無機顔料であるカーボンブラック、酸化チタンなどが用いられる。支持板２５の光吸収は略３０％程度であり、可視光帯域の分光透過率は平坦な特性である。支持板２５は着色するため、レンチキュラレンズのレンズ面２４で多重反射する光を吸収する。画像入射光が支持板２５により３０％吸収される場合、外光反射光は支持板２５を２回透過するため５１％吸収されることになる。レンチキュラレンズシート２４が拡散板２３より観察者側に配置し、支持板２５を着色するため、観察者側への外光反射が大幅に低減できる。

次に、フレネルレンズ板２１、拡散板２３、レンチキュラレンズシート２４を貼合した支持板２５はそれぞれ２ｍｍ以上の厚みを有し、それぞれのアクリル樹脂基材はキャスト製法で作製される。フレネルレンズ板２１、拡散板２３、レンチキュラレンズシート２４はそれぞれ光吸収がほとんどない。支持板２５は従来のスクリーンの着色レンチやブラックストライプのような局所的な光吸収ではなく、厚み方向と面内方向に均一に分散した光吸収であって、その透過率も略７０％と高いため、直射日光による急激な温度上昇は小さい。レンチキュラレンズシートが貼合される支持板２５の反対面には反射防止フィルム２６を貼合し、支持板２５の両側の引張り応力は均等となるようしている。このため、温度上昇による支持板２５の反りは小さい。このような構成により、８０度の高温環境下であっても、スクリーンの反りは小さく、投写画像のフォーカス性能低下も許容レベルとなる。

拡散板２３とレンチキュラレンズシート２４を貼合した支持板２５は分離しているが、拡散板２３の観察者側にレンチキュラレンズシート２４が配置される構成であれば、拡散板２３と支持板２５を貼合してもよい。貼合する場合には、レンズでの屈折効果を得るため、粘着剤もしくは接着剤の屈折率はレンチキュラレンズの屈折率と異なる材料にて貼合する。
以上のような構成により、本発明のスクリーンは直射日光の環境下であっても、耐熱性が優れ、外光に対するコントラストが高い投写画像を実現できる。

（実施の形態２）
図４は本発明の透過型スクリーンの異なる実施の形態の構成を示すものである。本発明の透過型スクリーン３６は、プロジェクタ２０側から、フレネルレンズ板２１と、拡散板２３と、レンチキュラレンズシート２４と、支持板２５と、前面パネル３２で構成される。フレネルレンズ板、拡散板、レンチキュラレンズシート、支持板は第一の発明の形態と同様である。第一の発明と異なるのは前面パネル３２を配置している点である。

前面パネル３２は赤外線を吸収もしくは反射する赤外線カットフィルム３０をガラス基材３１の画像入射光側に貼合している。前面パネル３２の基材としてはアクリル樹脂より、耐熱性、耐候性、熱伝導率が高いガラス材料を用いている。ガラスの厚みを５ｍｍ以上とし、衝撃強度も高くしている。支持板２５と前面パネル３２は、空気層が介在するように保持されており、前面パネル３２からの支持板２５への熱伝導を抑制している。

以上のように構成した本発明の透過型スクリーンの作用について説明する。外光に対するコントラストは本発明の第一の実施の形態と同様な作用であるが、赤外線カットフィルタ３０は可視光の透過率が略７５％となるため、支持板２５の光吸収と併用して、より外光反射を低減している。また、直射日光の赤外線をカットするためスクリーンの温度上昇を低減できる。可視光透過率７３％、日射反射率１７％、日射透過率４０％、日射吸収率４１％の特性の赤外線カットフィルタ３０を貼合した厚み５ｍｍのガラス３１で構成した前面パネル３２にて、スクリーンの支持板２５の温度が略１０度低減された。
以上のような構成により、本発明のスクリーンは直射日光の環境下であっても、耐熱性が優れ、外光に対するコントラストが高い投写画像を実現できる。

本発明にかかる透過型スクリーンは直射日光に対する耐熱性と外光に対して、コントラストが高い投写画像を実現する。背面投射型表示装置に用いる透過型スクリーン等に用いて非常に有益である。

本発明の実施の形態１における透過型スクリーンの構成図 従来のスクリーンの外光反射の様相図 本発明の透過型スクリーンの外光反射の様相図 本発明の実施の形態２における透過型スクリーンの構成図 従来技術の透過型スクリーンの構成図

２０ プロジェクタ
２１ フレネルレンズ板
２２ フレネルレンズ層
２３ 拡散板
２４ レンチキュラレンズシート
２５ 支持板
２６ 反射防止フィルム
２７、３６ 透過型スクリーン
３０ 赤外カットフィルム
３１ ガラス板
３２ 前面パネル

Claims (6)

1. 画像入射光側から順に、集光作用を備えたフレネルレンズ板と、光を拡散する拡散板と、前記拡散板からの光を拡散させるレンチキュラレンズシートと、前記レンチキュラレンズシートが貼合され可視光を部分的に吸収する支持板とを備えた透過型スクリーンであって、前記レンチキュラレンズシートのレンズ部は前記拡散板からの光が入射し、画像入射光側に凸形状に形成された透過型スクリーン。
2. 画像入射光側から順に、集光作用を備えたフレネルレンズ板と、光を拡散する拡散板と、前記拡散板からの光を拡散させるレンチキュラレンズシートと、前記レンチキュラレンズシートが貼合され可視光を部分的に吸収する支持板と、赤外線を吸収あるいは反射するシートを貼合した前面パネルで構成された透過型スクリーンであって、
   前記レンチキュラレンズシートのレンズ部は前記拡散板からの光が入射し、画像入射光側に凸形状に形成された透過型スクリーン。
3. 前記支持板はレンチキュラレンズシート貼合面のもう一方の面に反射防止フィルムを貼合した請求項１または２記載の透過型スクリーン。
4. 前記拡散板は可視光を部分的に吸収することを特徴とする請求項１または２記載の透過型スクリーン。
5. 前記支持板がアクリル樹脂で構成された請求項１または２記載の透過型スクリーン。
6. 前記前面パネルがガラスで構成された請求項１または２記載の透過型スクリーン。

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