JP2749156B2

JP2749156B2 - 反射形スクリーン及びこれを用いた表示装置

Info

Publication number: JP2749156B2
Application number: JP1295030A
Authority: JP
Inventors: 秀雄谷出; 勲大島; 照法丸山; 隆彦吉田; 博樹吉川; 清和田; 浩二平田; 利治佐久間; 恒日部; 正道竹下
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-11-15
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1998-05-13
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: JPH03156435A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、投射型テレビジョン装置等における、反射
形スクリーン及びこれを用いた装置の性能改善に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の投射形テレビジョン装置等に用いる反射形スク
リーンは外光も反射するので、外光を減らすため部屋を
暗くする必要があった。

上記問題を改善するために、特開昭55−64228号公報
に記載のように、上記スクリーンの背面に光吸収部を設
けて上記外光を吸収し、反射面上のマイクロレンズ層に
より光を効率よく反射するようにしていた。

さらに、視聴者がスクリーン前面のどの位置からでも
良好に観賞できるようにするため、上記マイクロレンズ
の焦点を上記スクリーンの反射ミラー層よりも前にずら
せ、反射光にある程度の広がりを持たせるようにしてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は外光には効果があるものの、スクリー
ン周辺部の映像が暗いという問題が残されていた。

第11図は上記の問題の原因を説明する図である。上記
問題は、スクリーンの中央部からの反射光７は同図
（ａ）に示すように入射光６とほぼ同じ方向に反射され
るのに対し、スクリーンの周辺部からの反射光７は同図
（ｂ）に示すように入射光６の向きから大きく外れ視聴
者に届かないことに起因していた。

本発明の目的は、上記スクリーン周辺部の反射光の向
きを入射光側に向け、周辺部の明るさを上げ、さらに、
同じ明るさで見ることのできる視聴範囲を広げることに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、外部から投射される光をマイクロレンズ群を介して反
射手段で反射し画像を表示する反射形スクリーンにおい
て、複数のレンズ用球体が平面状に配された構成を有し、
内部に光拡散用材料が混入されたマイクロレンズ群と、該レンズ用球体の表面に沿って形成されかつスクリー
ン中心部の法線方向に向けられた反射面素を有し、該反
射面素で該レンズ用球体からの入射光を反射する反射手
段と、上記レンズ用球体の側面部に設けられ光を吸収する光
吸収手段と、を備え、マイクロレンズ群内で光拡散を行い、かつ、
スクリーン周辺部における反射光の方向を入射光側に向
ける構成にする。

〔作用〕

以上のように構成した本発明の反射形投射スクリーン
は、スクリーンの周辺部の反射光量の相対的な低下を防
止し、スクリーン全面の輝度を均一にする。

さらに、スクリーンへの入射光を損失少なく反射し、
同時に外光を吸収する。

さらに、反射光を拡散させ、スクリーンの視野範囲を
広げる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図，第２図を用いて説明
する。第１図は本発明によって形成される反射光の向
き、および範囲の一例を示している。投射機１からの投
射光６のうち、スクリーン11の中央部、および周辺部に
投射される成分とそれぞれの反射光７を示している。以
下に説明するように、本発明のスクリーンにより上記周
辺部からの反射光７はスクリーン11の中心軸方向に傾い
て反射するのでスクリーンの正面にいる視聴者はスクリ
ーン11の周辺部を暗く感ずることがない。さらに、一般
に視聴者は投射機１の後部より観賞するので、上記反射
光７が投射光６とスクリーン11の中心部法線方向とのな
す角度の範囲内に納まるようにして、視聴者の方向に光
が最も良く反射されるようにする。

第２図はスクリーン11面における上記反射の様子をさ
らに詳細に示す図である。同図（ａ）はスクリーン11の
中央部における反射を示し、投射光６はマイクロレンズ
３により微細な反射面４に集光され反射し、同じマイク
ロレンズにより拡散されて出射される。この時の出射光
の主軸７は投射光６の向きと同じである。なお、５は上
記反射面間に設けられる黒色体である。

同図（ｂ）はスクリーン下部における反射を示し、微
細な反射面４はスクリーン11の中央方向に傾けられてい
るので、反射光７も投射光６の主軸方向に傾いて出射さ
れる。このようにスクリーン周辺部の反射面の主軸を傾
けた点が本発明の重要な要点である。

第２図に示すように、反射面４の面積は対応するマイ
クロレンズ３が集光する面積よりも大きくする必要はな
い。したがって、余分な部分を黒色体５として、上記不
要光を吸収させるようにする。第２図（ｂ）に示す各反
射面４の傾きと大きさ、黒色体５の大きさ、およびマイ
クロレンズの形状等を、スクリーン11の中心部から周辺
部に向かって徐々に最適に変化させるようにすれば、上
記周辺部の光量の低下を防止し、不要光の大部分を除去
した勝れたスクリーンを得ることができる。

第２図では反射面4,黒色体５およびその上のマイクロ
レンズ３よりなる同一形状の画素のそれぞれの傾きを変
化させるようにしていた。このようにすると同図（ｂ）
に示すように各マイクロレンズの境目には微小な段差が
生じ、各マイクロレンズの全体を一体成形して作る場合
に上記境目にだれが生じやすい。上記の問題は第３図に
示す本発明の実施例のように、各マイクロレンズの凸レ
ンズ面を一平面上に揃えることにより改善することがで
きる。このようにしても、上記した本発明の効果が害な
われることはない。

また、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）から明らかなよう
に、各反射面素の傾きを必要に応じて変えることができ
れば、反射光を向きを視聴者のその都度の位置に合わせ
るようにすることができる。このためには例えば、各反
射面素の裏面にピエゾ素子を取付け、ピエゾ素子のピエ
ゾ変位量を各個に調節するようにする。

第４図は上記マイクロレンズ３をガラス、プラスチッ
ク等の球面ビーズ12に変えた本発明の他の実施例の断面
図である。球面ビーズでは入射光軸とレンズの光軸が常
に一致するので、反射面４はこの光軸に対して所用の角
度だけ傾ければよく、例えば、入射光６と同じ方きに反
射される場合は、入射光に対し反射面４を直角に取り付
けるようにする。また、球面ビーズ12の側面では入射光
は全反射し、他の球面ビーズに入射するので、黒色体５
は第４図に示すように各球面ビーズの側面を覆うように
する。

第５〜８図は反射面４からの反射光の広がり角を広
げ、視聴者がスクリーン全面にわたり同じ明るさで観賞
できる範囲を広げるようにした本発明の実施例を示す図
である。

第５図においては、反射面４が凸面に形成されている
ので、これにより、反射光の広がりを広げることができ
る。なお、上記反射面４の凸面を凹面にしても同様の効
果がえられる。

第６図は反射面２の表面を梨地状にした場合であり、
上記梨地面により入射光は散乱されて反射するのでその
広がりを広げることができる。

第７図，第８図はマイクロレンズ内に屈折率の大きな
拡散剤15を混入し、これにより入射光６を散乱させ、反
射光の広がりを広げるようにしたものである。第８図に
おいては、上記拡散剤15を効率的に反射面の全面部に偏
在するようにし、不要光の散乱を低減させるようにして
いる。

また、第2,3図において、反射面４の前面側に第９図
にて述べるフレネルレンズ状の細かい形状を形成するこ
とにより、同様の不要光の散乱効果を得ることができ
る。

第９図は、上記マイクロレンズ３の全体をフレネルレ
ンズ状シート17に変更した本発明の他の実施例を示す図
である。16は上記フレネルレンズ状シート17の焦点であ
る。通常の光学用レンズと異なり、上記フレネルレンズ
状シート17の焦点16は必ずしも点である必要はなく、あ
る程度の範囲内に反射光を絞りこめるものであればよ
い。また、各マイクロレンズの曲率を焦点を16に有する
仮想の凸レンズの曲率より若干大きめにすれば、投射光
をさらに効率良く各反射面に絞りこむことができる。各
マイクロレンズ31の境界部には同様に黒色体５が設けら
れる。

また、第９図のスクリーン11は、反射面４と黒色体５
が平面状に配置されるので製造が容易という利点を有し
ている。

第９図において、投光機１を焦点16に据えれば、スク
リーン11からの反射光は平行光線となり、焦点16より遠
ざければ反射光はスクリーン11の中心軸側に傾くように
なる。通常、視聴者は投射機１の後部から観賞するの
で、視聴者に対する反射光量を増加させるためには、投
光機１を上記のように、焦点16より遠ざけて配置するこ
とが極めて効果的で必要なことなのである。

また、通常、視聴者はスクリーンの正面で立ったり、
座ったり、或いは寝転んで映像を観賞することが多いの
で、これに合わせて上記第１〜９図に示したマイクロレ
ンズの傾斜角をスクリーン11の左右側で大きく、上下側
では小さくするようにすればさらに本発明の効果を高め
ることができる。

また、大画面の場合には、スクリーン11を左右に湾曲
する曲面とすることができ、これにより本発明の効果が
失われることはない。

上記第１〜９図に示した黒色体５は、例えば第10図に
示すように、透明部材18中に黒色粉末19を分散混入して
作ることができる。

次に、本発明による上記スクリーン11の製造方法を第
12〜16図を用いて説明する。

第12〜15図は何れも第２図，第３図のように、各反射
面素をスクリーン上の位置に応じて傾けるようにしたス
クリーンの製法を示している。何れも、直径が0.01〜0.
05mm程度の高屈折率のガラス材ビーズまたは粉末を必要
に応じ光拡散剤15として均一に混入したアクリル樹脂や
ポリカーボネイト樹脂剤を押出しロール成形し、さらに
その各面上にロール転写によりマイクロフィルム面や反
射面等を転写したものを基板として用いている。

勿論、上記基板はプレス成形によっても成形でき、ま
た、高屈折率のガラス材ビーズや同粉末等を必要に応じ
て混入したガラス材から作ることもできる。

第12図においては、同図（ｂ）に示すように、基板10
0の反射面側にフォトレジストを塗布後、これをフォト
エッチングしてマスク22を形成し、次いで、同図（ｃ）
に示すように、金属反射膜23を蒸着、またはスパッタリ
ングにより取付け、同図（ｄ）のようにマスク22を粘着
材や溶剤によりとり除き、その上に黒色塗料を塗布する
と、同図（ａ）に示すようなスクリーン11が完成され
る。

第13図では、同図（ｂ）に示すように基板100の反射
面側に溝24を備えるようにし、同図（ｃ）に示すよう
に、上記反射面側にアルミニウム、銀等の反射膜を蒸着
し、その凸部をラッピング等により削り落すと、同図
（ｄ）に示すように反射面４が生成される。次いで、そ
の上に黒色塗料を塗布すると、同図（ａ）に示すような
スクリーン11が完成される。

第14図は、反射膜23を上記基板の凸部に形成する場合
を示している。同図（ｂ）に示す基板100の反射面側の
全面に、同図（ｃ）に示すように黒色体を塗布し、イオ
ンエッチング等により同図（ｄ）のように表面層の黒色
体を除去して凸部を露出させ、その上にアルミニウム、
銀等の反射膜を蒸着すると、同図（ａ）に示すようなス
クリーン11が完成する。

第15図は第12図と同様の基板100を用いた他の製造工
程を示している。第15図（ａ）において、基板100の反
射面側にマスキング治具27をセットして反射膜23を蒸着
し、マスキング治具27を取り除くと同図（ｂ）に示すよ
うに基板100に反射面４が形成される。次いでその上に
同図（ｃ）のように黒色体を塗布すればスクリーン11が
完成する。

第16図は第４図に示したスクリーンの製造工程の一例
である。まず、第16図（ａ）に示すように、シート29上
に粘着シート28を取り着け、球面ビーズ12を配列する。
次いで、同図（ｂ）に示すように、球面ビーズ12の上に
マスキング治具27をセットして反射面４を蒸着し、マス
キング治具27を取り除く。次いでその上に同図（ｃ）の
ように、予め黒色体５を塗布した保持板30を貼合わせ、
黒色体５が硬化してからシート29を粘着テープごと剥が
すと同図（ｄ）に示すスクリーン11が完成する。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明を適用すると、スクリーン
の周辺部の反射光量の相対的な低下を防止するので、全
面に亘り輝度が均一の反射形スクリーンを得ることがで
きる。

さらに、スクリーン面上のマイクロレンズにより入射
光を損失少なく反射し、投射機以外からの不要光を吸収
するので、輝度が高く、外光の影響の少ないスクリーン
を得ることができる。

さらに、上記マイクロレンズにより反射光を拡散させ
ることができるので、視野範囲の広いスクリーンを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスクリーンからの反射光の向きを
説明する図、第２図（ａ）と（ｂ）はそれぞれ、本発明
の実施例における各反射面を示す図、第３図（ａ）と
（ｂ）はそれぞれ、本発明の他の実施例における各反射
面を示す図、第４〜８図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示す図、第９図はフレネルレンズ状シートを用いた本
発明の実施例を示す図、第10図は本発明に用いる黒色体
の一実施例の模式図、第11図は従来のスクリーンの動作
説明図、第12図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれ
ぞれ本発明によるスクリーンの各製造過程図、第13図
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ本発明によ
るスクリーンの他の各製造過程図、第14図（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ本発明によるスクリ
ーンの他の各製造過程図、第15図（ａ），（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ本発明によるスクリーンの他の各製造
過程図、第16図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれ
ぞれ本発明による球面ビーズを用いたスクリーンの各製
造過程図である。１……投射機、２……反射素子、３……マイクロレン
ズ、４……反射面、５……黒色体、６……投射光、７…
…反射光、９……投射光主軸、11……スクリーン、12…
…球面ビーズ、15……拡散剤、16……焦点、17……フレ
ネルレンズ状シート、18……透明部材、19……黒色粉
末、22……マスク、23……反射膜、24……溝、27……マ
スキング治具、28……粘着性シート、29……シート、30
……保持板、100……基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田隆彦神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者吉川博樹神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者和田清神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者平田浩二神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者佐久間利治神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者日部恒神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電研究所内 (72)発明者竹下正道神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献特開平２−163731（ＪＰ，Ａ) 特開平２−136846（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外部から投射される光をマイクロレンズ群
を介して反射手段で反射し画像を表示する反射形スクリ
ーンにおいて、複数のレンズ用球体が平面状に配列された構成を有し、
内部に光拡散用材料が混入された構成のマイクロレンズ
群と、該レンズ用球体の表面に沿って形成されかつスクリーン
中心部の法線方向に向けられた反射面素を有し、該反射
面素で該レンズ用球体からの入射光を反射する反射手段
と、上記レンズ用球体の側面部に設けられ光を吸収する光吸
収手段と、を備え、マイクロレンズ群内で光拡散を行い、かつ、ス
クリーン周辺部における反射光の方向を入射光側に向け
るように構成したことを特徴とする反射形スクリーン。
【請求項２】上記マイクロレンズ群は、レンズ材よりも
光屈折率の高い光拡散用材料が混入された構成である請
求項１に記載の反射形スクリーン。
【請求項３】上記マイクロレンズ群は、上記光拡散用材
料が上記反射面素の近傍に偏在するようにされた構成で
ある請求項１に記載の反射形スクリーン。
【請求項４】投射機で光を反射形スクリーンに投射し画
像表示を行う表示装置において、上記反射形スクリーンが、複数のレンズ球体が平面状に配列された構成を有し、内
部に光拡散用材料が混入された構成のマイクロレンズ群
と、該レンズ用球体の表面に沿って形成されかつスクリーン
中心部の法線方向に向けられた反射面素を有し、該反射
面素で該レンズ用球体からの入射光を反射する反射手段
と、上記レンズ用球体の側面部に設けられ光を吸収する光吸
収手段と、を備え、マイクロレンズ群内で光拡散を行い、かつ、ス
クリーン周辺部における反射光の方向を入射光側に向け
るように構成されていることを特徴とする表示装置。