JPH10293361A - 透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 解像度を低下させることなく、モアレ及びシ
ンチレーションを解消した透過型スクリーンを供給す
る。 【解決手段】 フレネルレンズシートＡとレンチキュラ
ーレンズシートＣとからなる透過型スクリーン。フレネ
ルレンズシートＡは屈折率Ｎ１の透光性プラスチック中
に光拡散材Ｂを分散させており、光拡散材Ｂは平均粒径
ｄ［μｍ］で屈折率Ｎ２の粒子からなり、平均粒径ｄ
［μｍ］、屈折率Ｎ１及び屈折率Ｎ２はは、２［μｍ］
≦ｄ［μｍ］≦３０［μｍ］，０．０２≦｜Ｎ１−Ｎ２
｜≦０．０７を満足する。フレネルレンズシートＡは、
全光線透過率が８５％以上で、曇価が１５％〜７５％で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示技術の分
野に属するものであり、特にプロジェクションテレビや
マイクロフィルムリーダー等の表示画面として用いられ
フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートと
を含んで構成される透過型スクリーンに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、背面投写型プロジェクションテレ
ビにおいては、画面の明るさ及び均一性が得られるよう
に、またスクリーン前面の斜め方向からもある程度明る
い画像が観察できるように、投写光をスクリーンで拡散
している。

【０００３】図２は、このような用途において従来使用
されている透過型スクリーンの例を示す模式図である。
フレネルレンズシートＤはそのレンズ面を観察者側に向
けて配置されており、その前面（観察者側）にレンチキ
ュラーレンズシートＣを配置している。レンチキュラー
レンズシートＣとしては図示されているように両面（フ
レネルレンズシートＤに面する光入射側すなわち光源側
と光出射側すなわち観察者側との双方）にレンチキュラ
ーレンズを有するものが用いられ、光出射側の面には隣
接レンズ単位間にブラックストライプ（ＢＳ）加工が施
されている。現在、このような構成ものが最も多く利用
されている。

【０００４】ところが、フレネルレンズシートにおいて
は、レンズ面での投写光の反射や更にはレンズ面と反対
側の面（すなわち光源側の面）での反射を生じて、虹や
カラーコーンと呼ばれる迷光を生じ、これによる画質の
劣化を生じる場合があった。

【０００５】また、レンチキュラーレンズシート及びフ
レネルレンズシート共に周期的構造を有するので、両レ
ンズシートの干渉によりモアレが発生し、画質が劣化す
るという問題があった。

【０００６】さらに、近年投写管の映像源として、ＣＲ
Ｔではなく液晶パネルを利用した液晶プロジェクターが
開発されてきた。この液晶プロジェクターは、画素ごと
に光を通過させたり、遮断したりすることによって画像
を形成している。かくして、スクリーン上に投写される
画像も画素によるピッチを有しており、この投写画像の
画素ピッチとレンチキュラーレンズの周期構造とが干渉
してモアレが発生し、画質が劣化するという問題もあっ
た。このように、液晶プロジェクターの場合には特に、
フレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシート
の各レンズシートによる第１のモアレと、レンチキュラ
ーレンズ及び投写画像による第２のモアレとの双方によ
り、複雑なモアレが生じるという問題があった。

【０００７】また液晶プロジェクターは、画素ごとに光
を通過させたり遮断したりすることによって画像を形成
しているため、通常、光源からの光を平行光にして液晶
パネルに入光させる。従って、液晶パネルを通過した画
素ごとの光は、画素ごとに発光しているＣＲＴのように
拡散してはおらず、より方向性のそろった光となってい
る。また、一般的に使用されている液晶パネルは、ＣＲ
Ｔよりも小さいため、画素ごとの光の向きは、スクリー
ン上でもＣＲＴを用いた時より液晶パネルを用いた時の
方がそろっている。このような液晶プロジェクターを光
源とした場合には、レンチキュラーレンズ内部に分散さ
れている光拡散材によってシンチレーションと呼ばれる
ぎらつき現象が生じ、特に、コンピューターなどの静止
画像を投影した場合にはこのシンチレーションが強く感
じられ、非常に観視しにくい映像になるという問題があ
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題の改善策
として、特開平４−１２７０１号公報には、フレネルレ
ンズ内部の迷光の発生を解消するため、フレネルレンズ
の非レンズ面を粗面化する方法が開示されており、特開
平４−２８１４４３号公報にはレンズ面を粗面化させる
方法や光源側フラット面を粗面化する方法が開示されて
いる。これらは、いづれも迷光を不規則光として拡散さ
せることにより、虹現象の発生を抑制する目的で行なわ
れている。しかしながら、フレネルレンズの非レンズ面
を粗面化する方法では、フレネルレンズの中心からの距
離によって粗面化の程度が異なったり、金型間の個体差
により虹現象の改良の程度が変わるといった問題点があ
った。

【０００９】また、特開昭６２−１２１４３６号公報に
は、レンチキュラーレンズシートとフレネルレンズシー
トとによるモアレを発生させないようにするために、両
レンズシートのピッチ比を最適化する手法が提案されて
いる。さらに、特開平２−９７９９１号公報には、レン
チキュラーレンズシートと投写画像の画素ピッチとによ
るモアレを発生させないようにするため、前述と同様に
両者のピッチ比を最適化する手法が提案されている。し
かしながら、双方のモアレを発生させないようにするた
めには、レンチキュラーレンズのピッチを非常に小さく
する必要があり、金型製造時における切削時間が長くな
りコスト高となる。また成形時においても金型の取扱が
非常に困難となり、異物の噛み込み等による傷の発生
や、取扱上の要因による傷の発生などにより、金型寿命
が非常に短くなるといった問題があった。

【００１０】また、特開平７−１６８２８２号公報に
は、液晶プロジェクターを用いた場合に発生するシンチ
レーションの問題を解決するために、レンチキュラーレ
ンズシートに形成する光拡散層をその入射側レンズから
その焦点距離の３倍以上離れた位置に配置するように構
成することが提案されている。しかし、この方法をトレ
ースした結果、シンチレーションの問題は解決されるも
のの、入射側レンチキュラーレンズと光拡散層との距離
が大きいため、映像にボケが生じ、解像力が著しく低下
することが判明した。

【００１１】したがって、本発明の目的は、上記のよう
な問題が発生せず、さらにスクリーンの解像度を低下さ
せることなく、モアレ及びシンチレーションを解消した
透過型（背面投写型）スクリーンを供給しようとするも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は上述の状況に
鑑み、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】即ち、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、少なくともフレネルレンズシート
とレンチキュラーレンズシートとからなる透過型スクリ
ーンであって、前記フレネルレンズシートは屈折率Ｎ１
の透光性プラスチック中に光拡散材を分散させており、
該光拡散材は平均粒径ｄ［μｍ］で屈折率Ｎ２の粒子か
らなり、前記平均粒径ｄ［μｍ］、屈折率Ｎ１及び屈折
率Ｎ２は下記の式 ２［μｍ］≦ｄ［μｍ］≦３０［μｍ］ ０．０２≦｜Ｎ１−Ｎ２｜≦０．０７ を満足することを特徴とする透過型スクリーン、が提供
される。

【００１４】本発明の一態様においては、前記フレネル
レンズシートは、全光線透過率が８５％以上で、曇価が
１５％〜７５％である。

【００１５】本発明の一態様においては、前記フレネル
レンズシートを構成する透光性プラスチックは、アクリ
ル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂及び紫外
線硬化樹脂のうちのいずれかである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の態様を説
明する。

【００１７】図１は、本発明の透過型スクリーンの一態
様を示す模式図である。図１において、フレネルレンズ
シートＡはそのレンズ面Ａａを観察者側に向け平坦面Ａ
ｂを光源側に向けて配置されており、その前面（観察者
側）にレンチキュラーレンズシートＣを配置している。
レンチキュラーレンズシートＣとしては図示されている
ように両面（フレネルレンズシートＡに面する光入射側
すなわち光源側の面Ｃａと光出射側すなわち観察者側の
面Ｃｂとの双方）にレンチキュラーレンズを有するもの
が用いられ、観察者側の面Ｃｂには隣接レンズ単位間に
ブラックストライプ（ＢＳ）加工が施されている。

【００１８】フレネルレンズシートＡは様々な方法で製
造することが考えられるが、従来の公知の技術を用いる
ことにより製造可能である。フレネルレンズシートＡ
は、従来のものと同様に、熱間プレス成形、インジェク
ションプレス成形、射出成形や紫外線硬化樹脂を用いた
２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ Ｐｏｌｙｍｅｒ）法により製造する
ことができる。

【００１９】フレネルレンズシートＡを構成する基材た
る透光性を有するプラスチックとしては、透明性が高く
成形性の良いアクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−
アクリル共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエス
テル樹脂、紫外線硬化樹脂が好ましく使用される。

【００２０】また、光拡散材Ｂとしては、フレネルレン
ズシートＡを構成する透光性プラスチック基材の屈折率
をＮ１として、下記式 ２［μｍ］≦ｄ［μｍ］≦３０［μｍ］ ０．０２≦｜Ｎ１−Ｎ２｜≦０．０７ を満足する平均粒径ｄ［μｍ］及び屈折率Ｎ２を有する
光拡散材であれば特に限定されるものではなく、例えば
アルミナ粒子、シリカ粒子、カルシウム粒子などの無機
系光拡散材や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン
−アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン樹脂等
からなるポリマービーズなどを適宜使用することがで
き、その形状も不定形、球形、扁平状、針状等適宜のも
のを使用できる。

【００２１】本発明で用いられる光拡散材Ｂの平均粒径
ｄ［μｍ］は、フレネルレンズシートＡの全光線透過率
が高く且つ光拡散性が良好となるように２μｍ〜３０μ
ｍの範囲であり、なかでも３μｍ〜２５μｍの範囲が特
に好ましい。この平均粒径ｄが２μｍよりも小さい場合
には、可視光領域における短波長側とくに青色成分の光
透過率が減少し、得られる画像が黄色を帯びた画像とな
り、スクリーンの色温度が低下する傾向にあり、また、
平均粒径ｄが３０μｍよりも大きい場合には、光拡散性
が不充分となり、虹現象、モアレやぎらつきの発生を抑
制する効果が小さくなる傾向にある。

【００２２】また、フレネルレンズシートＡを構成する
透光性プラスチックの屈折率と光拡散材との屈折率差｜
Ｎ１−Ｎ２｜は、０．０２〜０．０７の範囲である。こ
の屈折率差が０．０２よりも小さい場合には、光拡散性
が不充分となる傾向にあり、屈折率差が０．０７よりも
大きい場合には、フレネルレンズシートの透光性プラス
チック基材と光拡散材との界面での反射による投写光の
損失を生じ、全光線透過率が低下して光利用効率が減少
し、スクリーン輝度が低下してしまう傾向にある。

【００２３】また、フレネルレンズシートＡを構成する
透光性プラスチックに対する光拡散材の添加量は、フレ
ネルレンズシートの全光線透過率が８５％以上、曇価が
１５％〜７５％になるようにすることが望ましい。全光
線透過率が８５％よりも小さくなると、スクリーンの輝
度が低下し、光利用効率が減少する。曇価が１５％より
も小さい場合には光拡散性が不充分となり、虹現象、モ
アレやぎらつきを改良する効果が小さくなり、７５％を
越えると光拡散性が大きくなり過ぎて、スクリーンの解
像度が低下する。

【００２４】光拡散材は、フレネルレンズシートＡの内
部に均一に分散させても良いし、本出願人が特開平５−
２４１２４３号公報で既に提案しているように、レンズ
層直下に形成する等、フレネルレンズシート内部で偏在
させてもよい。

【００２５】また、フレネルレンズシートＡには、必要
に応じて染料やカーボンブラック等の着色剤を添加した
り、光選択吸収性を有するネオジウム化合物等を添加し
コントラストの調整を行なうことも可能である。

【００２６】レンチキュラーレンズシート（Ｃ）は、特
に限定されるものではなく、片面レンチキュラーレンズ
あるいは図１に示されているような両面レンチキュラー
レンズのどちらでもかまわない。また、そのレンチキュ
ラーレンズ単位の断面形状についても何等制限されるも
のではない。また、特開昭５９−９５５２５号公報に記
載されているように、モアレをより一層軽減させるた
め、レンチキュラーレンズのピッチとフレネルレンズの
ピッチとの双方のピッチの関係を適正化することが望ま
しい。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。なお、実施例で得られたスクリーンの評価方法は、
以下の通りである。

【００２８】全光線透過率及び曇価：ＪＩＳ Ｋ６７１
７に準拠し、村上色彩技術研究所社製ヘーズメーター
（品番：ＨＲ−１００）にて測定した。

【００２９】［実施例１］電気化学工業社製ＭＳ樹脂
（スチレン−アクリル共重合樹脂）（商品名ＴＸ−４０
０−３００、屈折率１．５４）に、平均粒子径８μｍの
球状スチレン樹脂微粒子（積水化成品工業社製、商品名
ＳＢＸ−８、屈折率１．５９）を０．２重量％添加し、
ミキサーによるブレンド後、５０ｍｍφ１軸押出機にて
１．５ｍｍ厚のＭＳ樹脂光拡散板を製造した。得られた
ＭＳ樹脂光拡散板は、ＭＳ樹脂基材中に球状スチレン樹
脂微粒子からなる光拡散材が均一に分散していた。得ら
れたＭＳ樹脂板を、ピッチ０．１ｍｍのサーキュラーフ
レネルレンズの形状を付与した３ｍｍ厚の黄銅板とＳＵ
Ｓ製１ｍｍ厚の鏡面板との間に狭接し、熱間プレス成形
することにより図１に示すごとく光拡散材Ｂ含有フレネ
ルレンズシートＡを得た。このフレネルレンズシートＡ
の中心部を切断し、平坦面Ａｂ側から光線を入射して、
全光線透過率及び曇価を測定し、その結果を表１に示し
た。

【００３０】また、得られたフレネルレンズシートと、
レンズピッチ０．６４ｍｍの両面レンチキュラーレンズ
シートＣとを組み合わせて透過型スクリーンを構成し、
３７インチ液晶プロジェクションテレビ（シャープ社
製、商品名：ガイア）に取付け、プロジェクションテレ
ビから３ｍ離れた位置から観察し、目視にてフレネルレ
ンズシートとレンチキュラーレンズシートの各レンズシ
ートによる第１のモアレ（表１中、モアレ１と記載）及
びレンチキュラーレンズシートと投写画像とによる第２
のモアレ（表１中、モアレ２と記載）、及びシンチレー
ションを評価した。また、スクリーン面に近接して５０
度上方から虹の発生状態を観察した。

【００３１】その結果、表１に示す如く、虹現象、モア
レ及びギラツキ（シンチレーション）は発生せず、かつ
映像は輝度及び解像力の低下がなく、全光線透過率が高
く画面全体が均一な輝度を有し、明暗むらがない高品位
な画像が得られた。

【００３２】［実施例２］光拡散材として、平均粒子径
８μｍのアクリル樹脂微粒子（積水化成品工業社製、商
品名ＭＢＸＫ−８Ｎ、屈折率１．４９）を０．２重量％
添加した以外は、実施例１と同様の方法で光拡散材含有
フレネルレンズシートＡを得た。得られたフレネルレン
ズシートＡを実施例１と同様の方法で評価した結果、表
１に示す如く、虹現象、モアレ及びギラツキは発生せ
ず、かつ映像は輝度及び解像力の低下がなく、全光線透
過率が高く画面全体が均一な輝度を有し、明暗むらがな
い高品位な画像が得られた。

【００３３】［比較例１］電気化学工業社製ＭＳ樹脂
（商品名ＴＸ−４００−３００、屈折率１．５４）に光
拡散材を添加しないことを除いて実施例１と同様の方法
を行い、光拡散材を含有しないフレネルレンズシートを
得た。得られたフレネルレンズシートを実施例１と同様
の方法で評価した結果、表１に示す如く、レンチキュラ
ーレンズとフレネルレンズシートとによる第１のモアレ
は発生していないものの、光拡散材を添加していないた
め、虹現象、投写画像の画素ピッチとレンチキュラーレ
ンズシートとによる第２のモアレ及びギラツキが生じ、
画像は非常に見づらいものであった。

【００３４】［比較例２］メタクリル樹脂の部分重合物
中に、光拡散材として平均粒子径８μｍのアクリル樹脂
微粒子（積水化成品工業社製、商品名ＭＢＸＫ−８Ｎ、
屈折率１．４９）を０．２重量％添加した以外は実施例
１と同様の方法を行い、光拡散材含有フレネルレンズシ
ートを得た。得られたフレネルレンズシートを実施例１
と同様の方法で評価した結果、表１に示す如く、レンチ
キュラーレンズとフレネルレンズとによる第１のモアレ
は発生していないものの、基材樹脂と光拡散材との屈折
率が等しいため光拡散性が生ぜず、虹現象、投写画像の
画素ピッチとレンチキュラーレンズとによる第２のモア
レ及びギラツキが生じ、画像は非常に見づらいものであ
った。

【００３５】［比較例３］電気化学工業社製ＭＳ樹脂
（商品名ＴＸ−４００−３００、屈折率１．５４）に、
平均粒子径４μｍの球状シリコーン樹脂微粒子（東芝シ
リコーン社製、商品名トスパール２４０、屈折率１．４
４）を０．５重量％添加した以外は実施例１と同様の方
法を行い、光拡散材含有フレネルレンズシートを得た。
得られたフレネルレンズシートを実施例１と同様の方法
で評価した結果、表１に示す如く、虹現象、モアレ及び
ギラツキは発生していないものの、基材樹脂と光拡散材
との屈折率差が大きいため、全光線透過率が低く、スク
リーンの輝度が低下し、また曇価が高すぎるため解像力
が低下していた。

【００３６】［比較例４］メタクリル樹脂の部分重合物
中に、平均粒子径０．５μｍの不定形シリコーン樹脂微
粒子（東芝シリコーン社製、商品名トスパール１０５、
屈折率１．４４）を０．５重量％添加した以外は実施例
１と同様の方法を行い、光拡散材含有フレネルレンズシ
ートを得た。得られたフレネルレンズシートを実施例１
と同様の方法で評価した結果、表１に示す如く、虹現
象、モアレ及びギラツキは発生していないものの、光拡
散材の粒子径が小さいため、全光線透過率が低く、得ら
れた画像が黄色く着色し色温度が低下していた。

【００３７】

【表１】 注） ○は実質上発生がないことを示し、×は実質上発生があることを示す。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、フ
レネルレンズシート中に、最適粒子径範囲及び基材との
屈折率差を有する光拡散材を分散させることによって、
虹現象やモアレ及びシンチレーションが目立たない、ま
た解像度に優れた高品位な画像が得られる透過型スクリ
ーンを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透過型スクリーンの一態様を示す模式
図である。

【図２】従来使用されている透過型スクリーンの例を示
す模式図である。

【符号の説明】

Ａ：フレネルレンズシート Ｂ：光拡散材 Ｃ：レンチキュラーレンズシート ＢＳ：ブラックストライプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともフレネルレンズシートとレン
   チキュラーレンズシートとからなる透過型スクリーンで
   あって、前記フレネルレンズシートは屈折率Ｎ１の透光
   性プラスチック中に光拡散材を分散させており、該光拡
   散材は平均粒径ｄ［μｍ］で屈折率Ｎ２の粒子からな
   り、前記平均粒径ｄ［μｍ］、屈折率Ｎ１及び屈折率Ｎ
   ２は下記の式 ２［μｍ］≦ｄ［μｍ］≦３０［μｍ］ ０．０２≦｜Ｎ１−Ｎ２｜≦０．０７ を満足することを特徴とする透過型スクリーン。
2. 【請求項２】 前記フレネルレンズシートは、全光線透
   過率が８５％以上で、曇価が１５％〜７５％であること
   を特徴とする、請求項１に記載の透過型スクリーン。
3. 【請求項３】 前記フレネルレンズシートを構成する透
   光性プラスチックは、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ス
   チレン−アクリル共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂、
   ポリエステル樹脂及び紫外線硬化樹脂のうちのいずれか
   であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記
   載の透過型スクリーン。