JPH05224305A - 透過型スクリーン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い配向特性を持ち、光利用効率が高く、外
光によるコントラストの低下が少なく、しかも低ピッチ
化が容易であるスクリ−ンを提供する。 【構成】 透明な平板上に予めマスキングを兼ねた外光
吸収層を形成し、このマスクを用いて屈折率分布型レン
ズを形成する 【効果】 広い配向特性を持ち、光線透過率が高く、高
い拡散性と低い外光反射率を持ち、なおかつ、低ピッチ
の透過型スクリーンが得られる。また、従来の技術では
立体的にレンズの形状をスクリ−ンの表面に形成するの
で傷がつき易いが、本発明では表面が平面であるため耐
擦傷性が高い。そのうえスクリ−ンの厚みをピッチに比
例して薄くする必要がないので、十分な厚みを持った剛
性が高く取扱いの容易なスクリ−ンを作成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は背面投射方式のプロジェ
クションテレビやディスプレイ装置に用いられる透過型
スクリーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】透過型スクリ−ンは画面サイズが対角４
０インチ（横８２ｃｍ×縦６１ｃｍ）以上のプロジェク
ションテレビに多く用いられるものである。プロジェク
ションテレビとは小型のブラウン管や液晶パネルに形成
された映像を拡大投影して大きな画面とする構造のテレ
ビである。図４に一般的なプロジェクションテレビの構
造を示す。図４において、２０はレンチキュラーレンズ
シート、２１はフレネルレンズシート、２２は反射鏡、
２３はフレーム、２４は投射レンズ、２５は映像源（ブ
ラウン管または液晶パネル）をそれぞれ示す。プロジェ
クションテレビではレンチキュラーレンズシートがスク
リ−ンとしての機能を果たすが、このレンチキュラーレ
ンズシート単体、又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を組み合わせたものを一般にスクリ
−ンと呼んでいる。プロジェクションテレビにおいて
は、映像源２５に形成された映像が投射レンズ２４によ
って反射鏡２２を介してスクリ−ン２１に拡大投影さ
れ、これを透過した映像が前面から観察される。現在、
プロジェクションテレビの映像源としてはブラウン管を
用いたものが主流となっている。

【０００３】透過型スクリーンには広い配光特性を持
ち、光利用効率が高く、外光に対してコントラスト低下
が少ない事が求められる。配光特性と光利用効率を満足
させるために、スクリ−ンを透過する光線に縦方向には
狭く、横方向には広い指向性を持たせて、観察者がいる
位置に光線を絞り込み、天井や床などの観察者のいない
方向には光を振り分けないようにする事が有効である。
こうした指向性を得るために、光拡散性の基板を用いる
事により縦方向に弱く光を拡散させ、また、基板の表面
にレンチキュラーレンズを形成して横方向に強く光を拡
散させる事が広く行われている。

【０００４】外光によるコントラスト低下を少なくする
ためには、レンチキュラーレンズの観察側の一部に光線
の透過しない部分を設定して、そこに外光吸収層を設け
る事が行われている。この外光吸収層により外部からの
有害な光線が除去され、コントラストの高い映像が観察
できるようになる。外光吸収層がない場合、スクリ−ン
の基板として光拡散性の白濁した材料が用いられている
ために、明るい部屋では画面が白っぽく見え、十分なコ
ントラストが得られない。

【０００５】多くの場合、レンチキュラーレンズより光
源側にフレネルレンズを組み合わせる事が行われてい
る。これは光源から広がる方向に進む光線を観察者側に
向かうように絞り込ませるためである。フレネルレンズ
がない場合は中心部のみ明るく、周辺部が暗い映像とな
る。このような技術としては例えば特公昭６１−２８９
８０号公報（図５）、特開昭５８−１３４６２７号公報
（図６）などが知られている。これらはそれぞれ図５叉
は図６のような形状のレンチキュラーレンズをスクリ−
ンに形成し、このレンチキュラーレンズによって横方向
に広い配光特性を得るものである。特公昭６１−２８９
８０号公報の場合は図５において３１の部分が全反射面
であり、この部分は光線が透過しないので、ここに外光
吸収層３２を形成する。また、特開昭５８-１３４６２
７号公報の場合は、図６において３３の入射側のレンズ
で光線が集光され、観察側の３４の突起の部分は光線が
透過しないので、ここに外光吸収層３２を形成する。

【０００６】上記の従来の技術は、光拡散性の樹脂材料
にプレス成形、あるいは押出成形によりレンチキュラー
レンズを形成し、このレンチキュラーレンズの観察側の
光線の透過しない部分に外光吸収層を形成するというも
のである。現在主流となっているブラウン管を映像源に
用いたプロジェクションテレビではレンチキュラーレン
ズのピッチが１ｍｍ程度であり、上記の従来の技術でも
有効であった。

【０００７】ところが近年高画質化の要求が高まり、透
過型スクリーンに高い解像度が要求されるようになって
きた。高解像度の実現のためにはスクリ−ンに形成され
るレンチキュラーレンズのピッチを小さくする必要があ
る。特にハイビジョン等の高品位テレビにおいては、
０．３ｍｍ程度までの低ピッチ化が強く要求されてい
る。

【０００８】また近年、新しい方式のテレビとして、液
晶パネルを映像源としたプロジェクションテレビ、いわ
ゆる液晶プロジェクションテレビが開発されつつある。
特にハイビジョンの場合、地磁気の影響を受けない事や
色再現性が高い事、また、装置が小型化しやすい事か
ら、液晶プロジェクションテレビが有力視されている。
しかしこの場合、液晶パネルの格子状のパターンがスク
リ−ンに投影され、このパターンとレンチキュラーレン
ズのパターンが干渉して、モアレが発生し、映像の品質
を落としてしまうという問題が発生する。この問題を避
けるためにもレンチキュラーレンズを低ピッチ化する必
要がある。一般に二つのパターンのピッチが近い値であ
るほど、よく目立つ変調度の高いモアレとなる。また、
２つのパターンのピッチ比が（２：奇数）の時に、発生
するモアレの周期が最小となり目立ち難くなる。モアレ
の変調度を下げ、また、モアレの周期を小さくしてモア
レを目立ち難くするには、理想的にはレンチキュラーレ
ンズのピッチを投影された液晶パネルのパターンのピッ
チの７分の２以下に小さくしなければならない。４０イ
ンチ程度の液晶プロジェクションテレビの場合、投影さ
れた画面上での液晶パネルのパターンは１ｍｍ程度のピ
ッチであるので、スクリ−ンには０．３ｍｍ以下のピッ
チが要求される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法ではスクリ−ンに求められる全ての要求を満たしつ
つ低ピッチ化を行うことは非常に困難であった。たとえ
ば特公昭６１−２８９８０号公報の場合、低ピッチ化す
ると外光吸収層を形成する全反射面３１（図５）の溝状
の部分が非常に狭く細くなり、外光吸収層を形成するこ
とが困難になる。特開昭５８−１３４６２７の場合は、
成形時観察側と入射側の金型を全面に渡って一定の誤差
範囲内で位置を合わせる必要がある。ピッチが小さくな
ると許容される誤差が小さくなり、低ピッチの成形品を
得ることが困難になる。そのうえ、ピッチと成型品の厚
みが比例関係にあるので、低ピッチ化するとともに板厚
を薄くする必要があり、剛性が不足するようになる。例
えばピッチが０．３ｍｍの場合には厚みを０．４ｍｍ程
度にする必要がある。同様に外光吸収層を形成する突起
３４（図６）も小さくなるため、外光吸収層を形成する
事が困難になる。

【００１０】上に挙げた２例以外にも多くのレンチキュ
ラーレンズが提案されているが、これらは全て立体的に
レンズの形状を形成するものである。低ピッチ化すると
これらのレンズの形状は相似形で縮小される必要があ
り、そのような製品を作るための金型の作製自体が困難
となる。外光に対するコントラスト低下を避けるために
は外光吸収層は必要であるが、立体的に凹凸のある形状
の特定の位置に外光吸収層を形成する事は非常に困難で
ある。ピッチが０．３ｍｍ程度になると、商業生産は実
質的に不可能に近い。

【００１１】また、従来の技術では材料として光拡散性
の樹脂を用いる。これは縦方向にも若干の配光が必要な
ためであるが、光拡散性の樹脂を用いた場合には光利用
効率が低下し、また、外光によるコントラストの低下、
及び解像度の低下が避けられない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明者は、透明な平板上に予めマスキングを兼ねた外
光吸収層を形成し、このマスクを用いて屈折率分布型レ
ンズを形成することにより、広い配光特性を持ち、光利
用効率が高く、外光によるコントラストの低下が少な
く、しかも低ピッチ化が容易であるスクリ−ンを得る方
法を見出した。すなわち本発明は １．透明基板の一方の面に多数の穴のあいた外光吸収層
が設けられており、上記外光吸収層の穴部の透明基板表
面から内部に向って放射状に屈折率が変化していること
を特徴とする透過型スクリーン。 ２．（１）第１のモノマーと重合開始剤との混合物を型
に仕込み、この混合物を加熱するかまたは光照射を行
い、（２）得られた透明基板上に穴あきの外光吸収層を
形成し、ついで（３）該穴あきの外光吸収層に第２のモ
ノマーを塗布するか浸漬させ、該第２のモノマーを除去
した後、（４）上記透明基板を加熱するかまたは光照射
することを特徴とする透明型スクリーンの製造方法であ
る。

【００１３】以下、本発明の透過型スクリーンについて
図面を用いて説明する。図１に本発明の透過型スクリー
ンを観察側から見た図を示す。図１において１は透明基
板を、２はマスキングを兼ねた外光吸収層を、３は外光
吸収層に設けられた穴をそれぞれ示す。図２は本発明の
透過型スクリーンによって光が拡散される状況を示した
ものである。透明基板１の外光吸収層の反対面から入射
した光線は外光吸収層の穴部の透明基板面から内部に向
って放射状かつ連続的に屈折率が変化している４の屈折
率分布型レンズによって外光吸収層２に設けられた穴３
に集光し、そこから透過して観察される。光線は屈折率
分布型レンズ４を透過する際に曲げられているので、広
い指向性を持つ。

【００１４】本発明の製造方法について以下説明する。
上述の屈折率分布型レンズを形成する方法としては特公
昭５２−５８５７号公報に詳細に述べられているが、本
発明はこの技術に外光吸収層を兼ねたマスキングを用い
る事により、容易に外光吸収層のある透過型スクリーン
を製造する事を可能としたものである。

【００１５】図３に本発明の透過型スクリーンの製造工
程を示す。先ず透明基板１を重合するための第１のモノ
マーと重合開始剤を混合したものを型に仕込み、加熱叉
は光照射することによって第１の重合を行う。得られた
重合がまだ終っていない溶剤可溶成分を含有する網状重
合体の透明基板１（図３ａ）上に穴あき外光吸収層２を
形成する（図３ｂ）。次に外光吸収層上にモノマー５を
塗布するか、あるいはモノマー５中に基板１を浸漬して
外光吸収層の穴３から基板１中に第２のモノマーを拡散
させる（図３ｃ）。透明基板１中に所定の濃度までモノ
マーが拡散した後、表面に付着した第２のモノマーを揮
発または洗浄によって除去する。その後透明基板１を紫
外線照射または加熱して第２の重合を行い、重合を完了
させて屈折率分布型レンズ４を形成する。（図３ｄ） 透明基板１の形成に用いられる第１のモノマーを重合し
たホモポリマーの屈折率よりも、屈折率分布型レンズ４
を形成するために透明基板１に拡散される第２のモノマ
ーを重合したホモポリマーの屈折率が大きくなるよう
に、第１のモノマーと第２のモノマーを選ぶと共に、か
つ、これら２つのモノマーの相溶性が良好であるように
選択される。このような基板１用の第１のモノマーとレ
ンズ４用の第２のモノマーの組み合わせとしては、ジエ
チレングリコールビスアリルカーボネートとスチレン、
またはジエチレングリコールビスアリルカーボネートと
イソフタル酸ジアリルがある。

【００１６】透明基板１は上述の第１のモノマーをセル
キャスト方式で重合して製造する事が望ましい。基板１
の厚さはこのときのセルの厚みで決定されるが、１〜４
ｍｍの範囲が適当である。１ｍｍ以下の場合はスクリ−
ンの剛性が不足し、また、４ｍｍ以上の場合は重くなり
すぎ、また、２重像の問題が発生する。ただし、一般に
２重像はスクリ−ンが薄いほど発生し難いので、スクリ
−ンの保持方法などの工夫で剛性が問題とならない場合
には、穴のピッチの１．５倍程度の厚みにする方が画像
の鮮明度の点で優れている。

【００１７】本発明の屈折率分布型レンズは結像レンズ
としての機能は持たないので、第２のモノマーの濃度分
布を精密に制御する事は不要である。ただし、画面にム
ラがでないよう全面にわたって均一に形成されなければ
ならない。本発明に用いられる屈折率分布型レンズ４は
外光吸収層２の穴３からモノマーが拡散することに起因
して形成される。そのため、穴３の形状をコントロール
することにより屈折率分布が球対称、回転楕円対称、あ
るいはその他の分布状態に形成できる。本発明の透過型
スクリーンは、垂直方向には狭く水平方向には広い指向
性をもつ事が好ましい。このためには穴３の形状を画面
縦方向に長い矩形もしくは楕円形状とし、第２のモノマ
ーの分布状態を垂直方向に長い回転楕円体状にする事が
望ましい。穴３はスクリ−ンの観察側に多数配列される
が、その配列は格子状である事が望ましい。格子のピッ
チはプロジェクションテレビに用いられる液晶パネルの
ピッチがスクリ−ン上に投影されたときの大きさの（２
／奇数）倍、すなわち２／３倍、２／５倍、２／７倍な
どの大きさから選ばれるが、出来るだけピッチが小さい
方が望ましい。穴３の大きさは（穴の一辺の長さ）格子
のピッチ（穴端から穴端までの長さ）の４０％以下とな
るようにする。４０％以上だと屈折率分布型レンズの形
成が困難になる。穴３の縦／横比は１：１〜７：１程度
が適当である。縦より横の方が長くなると、スクリ−ン
を透過して観察される光線の指向性が垂直方向に広く水
平方向に狭くなり、視野角が狭くなる。また、７：１を
越えると垂直方向に拡散される光の割合が小さくなり、
画面上に輝線が見られるようになる。

【００１８】外光吸収層３はマスキングを兼ねているの
で、屈折率分布型レンズ４を形成する際に拡散される第
２のモノマーに対してバリア性を備えているもので形成
されなければならない。例えばアルミニウムなどの金属
薄膜を基板の上に蒸着叉は融着し、この金属薄膜上に黒
色の塗料で上述の矩形または楕円形状の穴が多数格子状
に配列されたパターンを印刷した後、上記塗料をマスキ
ングとして金属薄膜をエッチングすれば基板上にバリア
性の高いマスキングが形成できる。金属薄膜はバリア性
が確保できる限り出来るだけ薄い方がよい。また、基板
上に直接バリア性の高い塗料を用いて外光吸収層を形成
しても良い。このような塗料としては重合型の塗料を用
いる事ができる。

【００１９】本発明を用いれば、従来の形状のレンチキ
ュラーレンズに比べて金型の製作が不要となるので非常
に安価となる。また、平板への印刷という容易な方法で
レンズのパターンを形成できるので低ピッチのスクリ−
ンを作成することが可能である。さらに、パターンを工
夫する事により縦方向へも配光されるので屈折率分布型
レンズ一つ一つが拡散性の粒子の役割を果たすことにな
る。そのため、光利用効率を低下させる拡散板が不要と
なり、画像光の透過性能が良くなり、明るい映像が得ら
れる。その上、外光吸収性能が大きくコントラストが高
くなる。

【００２０】

【実施例】次に実施例によって本発明をさらに詳細に説
明する。

【００２１】

【実施例１】 １．透明基板の重合 第１のモノマーとしてジエチレングリコールビスアリル
カーボネートに重合開始剤：過酸化ベンゾイルを３重量
％加え、ガラス板を用いたセルに仕込み、８０℃で１時
間４５分加熱して、厚さ２ｍｍの透明基板を得た。この
透明基板の溶剤可溶成分は４８％であった。 ２．外光吸収層の作成 上記１で得た基板に厚さ０．０１ｍｍのアルミニウム箔
を加熱圧着した。このアルミニウム箔の上に黒色インク
〔東洋インキ製造（株）製二液反応型インク、ＳＳＣＴ
ＣＬ−９１１Ｓ〕を用いてスクリ−ン印刷により縦×横
は、０．８ｍｍ×０．０３ｍｍの長方形の穴が０．２ｍ
ｍ間隔であいたパターンを印刷した。室温で２時間乾燥
後、塩化第二鉄の１８％溶液に２分間浸漬し、印刷の穴
の部分のアルミニウム箔を溶解して水洗した。 ３．モノマーの拡散と重合 ２で作成した透明基板を印刷面を下にして金属製のバッ
トに平置し、印刷面が浸りかつ裏面が浸らないように周
囲から第２のモノマーとしての１重量％のアゾイソブチ
ロニトリルを含むスチレンを流し込んで、９０℃で５分
加熱した後、取り出して表面のスチレンを除去し、更に
９０℃で１時間加熱した。 ４．評価 得られたピッチ０．２３ｍｍの透過型スクリーンの輝度
分布及び光線透過率を測定したところ、半値角が３２
゜、全光線透過率が６４％であった。ここで半値角とは
スクリ−ンを透過した光線の強さが正面方向で観察され
る強さの２分の１となる角度のことであり、スクリ−ン
の拡散性の評価に用いられる値である。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によって広い
配光特性を持ち、光線透過率が高く、高い拡散性と低い
外光反射率を持ち、なおかつ、低ピッチの透過型スクリ
ーンが得られる。また、従来の技術では立体的にレンズ
の形状をスクリ−ンの表面に形成するので傷がつき易い
が、本発明では表面が平面であるため耐擦傷性が高い。
そのうえスクリ−ンの厚みをピッチに比例して薄くする
必要がないので、十分な厚みを持った剛性が高く取扱い
の容易なスクリ−ンを作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透過型スクリーンの模式図である。

【図２】本発明の透過型スクリーンに形成された屈折率
分布型レンズによって光線が拡散される様子を示す模式
図である。

【図３】本発明の第１の製造方法の行程を示す模式図で
ある。

【図４】一般的なプロジェクションテレビの構造を示す
模式図である。

【図５】従来の透過型スクリーンの観察側に形成される
レンチキュラーレンズである。

【図６】従来の透過型スクリーンに形成されるレンチキ
ュラーレンズである。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 外光吸収層 ３ 外光吸収層に設けられた穴 ４ 屈折率分布型レンズ ２０ レンチキュラーレンズシート ２１ フレネルレンズシート ２２ 反射鏡 ２３ フレーム ２４ 投射レンズ ２５ 映像源 ３１ 従来の技術における全反射面 ３２ 従来の技術における外光吸収層 ３３ 従来の技術における入射側レンズ面 ３４ 従来の技術において外光吸収層を形成するための
突起

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板の一方の面に多数の穴のあいた
   外光吸収層が設けられており、上記外光吸収層の穴部の
   透明基板表面から内部に向って放射状に屈折率が変化し
   ていることを特徴とする透過型スクリーン。
2. 【請求項２】 （１）第１のモノマーと重合開始剤との
   混合物を型に仕込み、この混合物を加熱するかまたは光
   照射を行い、（２）得られた透明基板上に穴あきの外光
   吸収層を形成し、ついで（３）該穴あきの外光吸収層に
   第２のモノマーを塗布するか浸漬させ、該第２のモノマ
   ーを除去した後、（４）上記透明基板を加熱するかまた
   は光照射することを特徴とする透過型スクリーンの製造
   方法。