JP4403742B2 - 透過型スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、投射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。

従来、リアプロジェクションテレビにおいては、主に明るさ、視野角の広さといったものが要求されていた。

リアプロジェクションテレビに用いられる透過型スクリーンとしては、視野角が広い、コントラストが高い、ギラツキが少ない、モワレがない、迷光、ボケ、歪みがないといった光学的特性をもつものが要求されている。

視野角が広いと観察者にとって映像可視領域が広くなり、コントラストが高いと映像の視認性が高く、ギラツキが少ないと観察者の眼の疲労が少なく、モワレ、迷光、ボケ、歪みがないと映像品位の向上につながる。

ここで、視野角を拡げる手段のひとつとして、シリンドリカルレンズ群が並列に配置されたレンズ部を有するレンチキュラーシートを用い、映像光を水平方向、または垂直方向に拡げる方法がある。

また、別の手段として、光拡散材等を基板やレンズ部等、スクリーンを構成するレンズシートのいずれかの層に備えることにより、映像光を等方的に拡げる方法がとられる。

コントラストの向上には、たとえばレンチキュラーシートに遮光層を設けることにより、映像光の選択性を上げたり、可視光を吸収する層、または部位を設けることで外光反射を抑制するなどの方法が用いられる。

このとき、スクリーンとしての光透過率の低減をできるだけ抑える方法を採用することが重要となる。

ギラツキは、光拡散層内における光拡散材の濃度勾配や光拡散層間の濃度差等により低減されることは知られている。

モアレ（モワレ）は、投射画素ピッチ、フレネルレンズピッチ、シリンドリカルレンズピッチのそれぞれの組み合わせから生じる干渉縞である。

そのため、それぞれの最適なピッチ比を設定することで解消、あるいは低減することが可能である。

映像のボケ、歪みは、主にレンズシート自体の形状歪みや、レンチキュラーシートとフレネルレンズシートを筐体に装着した際に生ずる、各レンズシート間の隙間に起因するものである。

前記レンズシートの形状歪みは、一般的にその基材を成形する際に温度ムラや応力ムラに起因するものと考えられ、特殊な成形方法を用いたり、成形後に熱処理（アニーリング）することにより解消、あるいは低減することができる。

そして、前記レンズシート間の隙間を低減する方法としては、レンチキュラーシートとフレネルレンズシートのうちのどちらか一方、または両方を内側に反りを付与する方法が一般的に用いられている。

前述のレンズシートに反りを付与する方法は、レンズシートまたはレンズシート基材の成形時に、表裏の温度差により付与したり、一定の曲率を有するラインを一定温度で通過させる方法、または多数枚重ねたレンズシートを一定の曲率を有する一対の凹凸型を用いて一定温度雰囲気下でプレスするといった方法等が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００２―７９３９７号公報 しかし、複数のレンズシートを合わせて、ひとつの筐体に取り付けするような場合では、それぞれ単体のレンズシートを考慮するだけでなく、それらを合わせた状態を含めて考慮しなければならない。

本発明は、上記の技術的背景を考慮してなされたものであり、複数のレンズシートを併せてひとつの筐体に取り付けた際に、各レンズ間の浮きや歪み、また、合わせられたスクリーン全体としての凹凸を抑制し、さらには向かい合ったレンズ同士の干渉を低減することのできる透過型スクリーンを提案するものである。

上記課題を達成するため、請求項１に記載の発明による透過型スクリーンは、
水平方向に並列したシリンドリカルレンズ群からなるレンズ部を有するレンチキュラーシートと、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、
互いのレンズ部同士が向き合うように配置した状態で、周辺部を固定された状態であり、かつ前記レンチキュラーシートのレンズピッチとフレネルレンズシートのレンズピッチが共に１００μｍ以下であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明による透過型スクリーンは、
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マイクロレンズシートと、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とが、
互いのレンズ部同士が向き合うように配置した状態で、周辺部を固定された状態であり、かつ、前記マイクロレンズシートのレンズピッチとフレネルレンズシートのレンズピッチが共に１００μｍ以下であることを特徴とする。

上記の透過型スクリーンにおいては、
少なくとも一方のレンズシートの厚さ（ｔ）とその曲げ弾性率（Ｅ）が、以下の式を満たすことが好ましい。

ｔ[mm]×E [GPa]≧２０
また、少なくとも一方のレンズシートの線膨張係数が、４．０×１０^-5 ／Ｋ以下であることも好ましい。

前記周辺部の固定は、テープで行なわれるような場合、
前記テープが、固定される全てのレンズシートの線膨張係数より大きい線膨張係数を有することが好ましい。

本発明のによれば、、複数のレンズシートを併せてひとつの筐体に取り付けた際に、各レンズ間の浮きや歪み、スクリーン全体としての凹凸抑制し、または環境中でのそれらを低減し、さらには向かい合ったレンズどうしの干渉を低減することのでき、安定した画質と信頼性を得ることができた。

スクリーンを構成するレンズシートの基材としては、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。

光拡散材を用いる場合には、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が好適である。

透過率、拡散透過率、ベース樹脂との屈折率差等の光学的性質や表面の光沢、光拡散板として成形する際の分散性や、成形されたときの脆性等を考慮に入れて光拡散剤を選定することで、所望の樹脂シートを得ることができる。

ここで、サーキュラーフレネルレンズの成形方法には、プレス法、キャスティング法がある。プレス法、キャスティング法では、レンズ部と基材部は同一材質となり、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を使用することができる。

または、スタンパの凹凸形成面に紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）や電子線硬化型樹脂等の電離放射線樹脂を塗布または注入し、その上に基材となる樹脂シートをのせ、硬化処理後、スタンパから離型するという方法もとれる。

上記電離放射線樹脂には、光硬化時に成形型との離型性がよく、また、レンズとした時の耐光性に優れ、レンズ硬さの硬いものを選ぶ。

なお、ここでいう基材とは、板状のものに限らず、フィルム状のものでもよい。フィルム状の基材の場合、剛性を与える必要があるときは、粘着材等を介して貼り合わせる等の処置がとられよう。

一方、シリンドリカル・レンズ群は樹脂シートを押し出し成形する際にスタンパ等を用いることで一体成形することができ、この場合、材質は樹脂シートの材質、たとえば、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と同じ材質となり、前記押し出し成形の際、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あらかじめ練り混むことも可能である。

シリンドリカルレンズ群、またはマイクロレンズのレンズ部は、プレス法、キャスティング法、または平面スタンパ、ロールスタンパの凹凸形成面に紫外線硬化型樹脂（ＵＶ樹脂）や電子線硬化型樹脂等の電離放射線樹脂を塗布または注入し、その上に基材を配置し、硬化処理後、スタンパから離型するという方法で得ることもできる。

なお、ここでいう基材とは板状のものに限らず、フィルム状のものでもよい。フィルム状の基材の場合、剛性を与える必要があるときは、粘着材等を介して貼り合わせる等の処置がとられよう。

上記電離放射線樹脂には、光硬化時に成形型との離型性がよく、また、レンズとした時の耐光性に優れ、レンズ硬さの硬いものが好適である。

そして、レンズ部のレンズピッチは、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、レンズシートどうしを組み合わせ、スクリーンとする場合においても影響を及ぼす。

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。

ここで、スクリーンの曲げ弾性率は剛性を示すひとつの指標である。

曲げ弾性率が高いこと、厚さが厚いことは、剛性が高いことを示し、画面の平面性、画質の均一性、耐環境性といった、スクリーンの性能に大きく寄与することになる。

スクリーンの線膨張は、高温多湿環境中でのスクリーンの挙動に影響を及ぼす。

一般的に線膨張係数が大きければ、環境中でのスクリーンの動きが大きくなり、画質の信頼性低下の原因となる。

例えば、２枚のレンズシートを組み合わせてスクリーンとした場合においては、それぞれの外気に接する面が環境の影響をより受けやすく、高温下では、外側に膨らんだ状態になりやすい。

そこで、組み合わせたそれぞれのレンズシートが温度変化により異なった挙動を示すことは、画質の信頼性に悪影響を及ぼす可能性が高いため、少なくとも一方の線膨張係数を抑制することで、信頼性維持しやすくなる。

以下、本発明の実施例を説明する。

レンチキュラーシートとフレネルレンズシートのそれぞれの周辺部をテープで固定した場合について述べたものである。その概略を図１に示した。

縦横が６５０ｍｍ×１１５０ｍｍのサイズで、以下の表１に示すレンズシートを組み合わせのスクリーンをそれぞれ作製した。なお、表１中のスクリーンNo.1〜3のレンチキュラーレンズには、短辺に３０ｍｍの深さの反りが付与されている。

それぞれのスクリーンをそれぞれ筐体に取り付けた。そして、それぞれのスクリーンについて、室温（筐体取り付け直後）から高温多湿槽（４０ ^oC／９５％Ｒｈ×２４ｈ）、そしてまた室温（２４ｈ経過後）と、環境を変化させたときのスクリーンの平面性と、レンチキュラーレンズシート／フレネルレンズシート間の隙間について評価した。その結果を表２に示した。

スクリーンＮｏ１とＮｏ２は高温多湿環境下では、レンチキュラーレンズシートとフレネルレンズシートが互いに離れる方向に膨張し、平面性が失われ、隙間の空いた状態となった。その後室温に戻しても完全に元の状態へは戻らなかった。

また、スクリーンＮｏ１では、レンズピッチが大きいことによる、レンズの潰れが発生していた。

Ｎｏ３では高温多湿環境下で平面性が若干失われ、隙間も少しあるといった状態であったが、室温に戻すことで元の状態へ戻った。

Ｎｏ４ではいずれの環境下においても平面性が保たれ、レンズシート間の隙間ができたかった。

レンチキュラーシートとフレネルレンズシートの周辺部をテープで固定してなる透過型スクリーンの一例について、概略的に示す説明図。

符号の説明

１１：フレネルレンズシート
１２：レンチキュラーシート
１３：テープ

Claims (1)

1. 水平方向に並列したシリンドリカルレンズ群からなるレンズ部を有するレンチキュラーシートと、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、
   互いのレンズ部同士が向き合うように配置した状態で、周辺部をテープで固定された状態であり、かつ前記レンチキュラーシートのレンズピッチは９５μｍであり、フレネルレンズシートのレンズピッチは６０μｍであり、
   前記テープで固定される前記フレネルレンズシートと前記レンチキュラーレンズシートとのいずれもが前記テープより線膨張係数が小さいことを特徴とする透過型スクリーン。