JPH11142976A - 透過型スクリーンおよびその製造方法 - Google Patents

透過型スクリーンおよびその製造方法

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JPH11142976A
JPH11142976A JP9304201A JP30420197A JPH11142976A JP H11142976 A JPH11142976 A JP H11142976A JP 9304201 A JP9304201 A JP 9304201A JP 30420197 A JP30420197 A JP 30420197A JP H11142976 A JPH11142976 A JP H11142976A
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JP
Japan
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light
fresnel lens
lens sheet
projection
sheet
Prior art date
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Application number
JP9304201A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Yamaguchi
博史 山口
Kenichi Ikeda
健一 池田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレネルレンズシート部分の反射によって2
重像が発生し、特にコンピュータ画面の文字表示におい
て表示品位を大きく損なっていた。 【解決手段】 フレネルレンズシート4の内部に、投射
光の光線軌跡と沿うように光吸収壁列を設ける。投射光
はほとんど損なわれることなく、2重像の原因であるフ
レネル面での反射光を効果的に吸収して2重像を解消す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は背面投射型画像表示
装置に用いる透過型スクリーン、特にフレネルレンズシ
ートに関する。
【0002】
【従来の技術】近年TV受像機を中心に大画面に対する
ニーズが高まっており、これを比較的軽量コンパクトに
実現できる背面投射型の画像表示装置が注目されてい
る。その基本構成を模式的に図5に示す。
【0003】CRT1に形成した画像を投射レンズ2に
よって拡大投射する。スクリーン3は結像面に設置さ
れ、投射光を適切に配光して良好な画像認識を可能にに
する。スクリーン3に単純な拡散板を用いても最低限の
画像観察は可能である。しかしながら、投射光は発散的
に入射するので周辺部は外向きの指向性を有することに
なり、スクリーン正面から観察した場合には中心輝度に
比べて周辺輝度が極端に暗くなり、斜めから観察した場
合には近い方の端部は明るく遠い方の端部は極端に暗く
なる等、画面の明るさに顕著な不均一を生じる。
【0004】この様な不均一性を排除するために、拡散
手段より投射側にフレネルレンズシート4を配置するの
が一般的である。フレネルレンズシート4は、投射レン
ズ2からスクリーン3に発散的に入射する投射光を主指
向性がほぼスクリーン面に垂直な平行光に変換する働き
をする。この様に、スクリーン各部での光の主指向方向
をスクリーン面に垂直な方向に変換した後に拡散すれ
ば、どの様な方向から観察しても画面全体に渡ってほぼ
均一な明るさを実現することが出来る。
【0005】さらに、拡散手段としては単純な等方拡散
板を用いる代わりにレンチキュラレンズシート5を用い
るのが一般的である。観察範囲として水平には様々な角
度から良好な画像認識が要求されるのに対し、垂直方向
については立った状態と座った状態という限られた範囲
内で良好な画像認識が出来ればよく、異方性拡散によっ
て光を必要領域に有効に配分すれば全体に明るい画像を
提供できる。そのレンチキュラレンズシート5はその異
方性拡散を実現する。
【0006】レンチキュラレンズシート5はその入射面
に垂直方向を長手方向とするレンチキュラレンズアレイ
を有し、内部には拡散材を分散する。フレネルレンズシ
ート4によってほぼ平行光に変換された投射光は、水平
方向にはレンチキュラレンズの屈折作用と拡散材の相乗
作用によって相対的に広い範囲に拡散され、垂直方向に
は拡散材の作用のみによって相対的に狭い範囲に拡散さ
れ、上記異方拡散が実現される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、フレネル
レンズシートとレンチキュラレンズシートを用いれば、
単純な等方拡散板を用いる場合に比べ、遥かに均一性に
優れた明るい画像を実現することが可能になる。このよ
うに、明るさの均一性を高める上で、フレネルレンズシ
ート4は極めて有効に作用するが、好ましくない副作用
も発生する。2重像という問題である。フレネルレンズ
シートの存在による2重像の発生は図6によって説明さ
れる。
【0008】図6はフレネルレンズシート4の周辺部の
部分断面図である。フレネルレンズシート4の入射面4
1に発散的に入射する投射光は実線に示す経路で略平行
光に変換され信号光として出射するが、出射面42でそ
の一部は反射率に応じて反射され、入射面41で全反射
して波線に示した経路でダミー光として出射する。信号
光、ダミー光はそれぞれレンチキュラレンズシートの作
用で拡散され、信号像、ダミー像として観察される。ダ
ミー光の光線強度は、信号光の光線強度の数パーセント
程度である。図には各観察方向から見た輝度分布を模式
的に楕円状に示している。信号光、ダミー光の拡散後の
主指向方向はフレネルレンズシート4からの出射方向で
あり、光線強度に応じてダミー像の輝度分布を示す楕円
は小さくなる。
【0009】ダミー光の出射方向から観察したときの信
号像、ダミー像それぞれの輝度は楕円内に示した矢印の
長さに比例する。図から明らかなように、ダミー光の光
線強度が相対的に小さいにも関わらず、観察方向によっ
てはダミー像は信号像と同等あるいはそれ以上の輝度に
なり2重像として観察される。図から明らかなように、
この2重像はフレネル面が入射面とほぼ平行な中央部で
は発生せず、フレネル角の大きな周辺部で顕著に発生す
る。この様な2重像が発生すると、特に細かな文字を表
示した場合に判読が困難になる等、画像品位を大きく損
なう要因になる。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の透過型スクリーンは、フレネルレンズシート
の内部に投射光の軌跡とほぼ沿うように光吸収壁列を設
けるものである。本発明によれば、投射光をほとんど損
失することなく、2重像の原因となるダミー光を効果的
に吸収して2重像を飛躍的に低減することが可能にな
る。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、CRT、液晶パネルなどに形成される画像をその背
面より投射して前面より観察する為の透過型スクリーン
であって、投射光を略平行光に変換するフレネルレンズ
シートおよび光拡散部材を備え、前記フレネルレンズシ
ートはその内部に投射光の軌跡に沿うように、同心円状
に光吸収壁列が設けられていることを特徴とするもので
あり、画面全体に渡って2重像の発生を防止するもので
ある。
【0012】本発明の請求項2に記載の発明は、CR
T、液晶パネルなどに形成される画像をその背面より投
射して前面より観察する為の透過型スクリーンであっ
て、投射光を略平行光に変換するフレネルレンズシート
および光拡散部材を備え、前記フレネルレンズシートは
その内部に投射光の軌跡に沿うように水平方向を長手方
向とする光吸収壁列が設けられていることを特徴とする
ものであり、特に上下端での2重像の発生を防止するも
のである。
【0013】本発明の請求項3に記載の発明は、請求項
2に記載の発明において、前記光拡散部材が、その入射
面にレンチキュラレンズアレイを有し、その出射面にブ
ラックストライプを備えたレンチキュラレンズアレイシ
ートであることを特徴とするものであり、上下端の2重
像はフレネルレンズシート内部に設けた光吸収壁列の吸
収作用で防止するとともに、左右端の2重像はレンチキ
ュラレンズシートに設けたブラックストライプの吸収作
用によって防止して、画面全体に2重像のない高品位な
画像表示を実現するものである。
【0014】本発明の請求項4記載の発明は、CRT、
液晶パネルなどに形成される画像をその背面より投射し
て前面より観察する為の透過型スクリーンに用いるフレ
ネルレンズシートの製造方法であって、一方の面にフレ
ネルレンズを備え他方の面はほぼ平坦なフレネルレンズ
シートを形成する工程と、前記フレネルレンズシートの
ほぼ平坦な面に感光性樹脂層を形成する工程と、投射光
の光線軌跡とほぼ等しい光線軌跡の光を所望光吸収壁列
に対応するパターンを有するマスクを介して照射する工
程と、感光性樹脂の感光部又は非感光部分を除去して投
射光の光線軌跡に沿うような溝を形成する工程と、前記
溝に光吸収性材料を充填する工程を含むことを特徴とす
るものであり、投射光の軌跡にほぼ沿うような光吸収壁
列を正確、かつ簡便に作成することが出来る。
【0015】(実施の形態1)図1は本発明の請求項1
に記載された発明の実施の形態を模式的に示す斜視図で
あり、フレネルレンズシート4については発明の理解を
助けるためにその半分のみを示している。フレネルレン
ズシート4は、光拡散部材として機能するレンチキュラ
レンズシート5より投射側に設置され、観察側にフレネ
ルレンズ面を有し、投射側は平面であり、投射側平面表
層付近に、投射光の軌跡とほぼ沿うように同心円状に光
吸収壁列6が設けられている。
【0016】図2は、上記光吸収壁列6の設けられたフ
レネルレンズシート4の周辺部の部分断面図であり、フ
レネル面42を透過する信号光の軌跡を実線で、フレネ
ル面42で反射するダミー光の軌跡を波線で示してい
る。光吸収壁列6は、投射光の光線軌跡と沿うように形
成されているので、信号光はほとんど減衰しない。一方
ダミー光は光吸収層で完全に吸収され、2重像を発生し
ない。
【0017】このとき、光吸収壁列のピッチは、フレネ
ルレンズとモアレを生じないように適切に設定する。ま
た光吸収壁列の高さは、入射平面41で全反射する成分
が入射面41へ到達する前、または入射平面41で全反
射後に完全に吸収されるように設定する。具体的にシー
ト材料として屈折率1.49のPMMA(ポリメチルメ
タアクリレートアシド)を用いる場合全反射条件は法線
方向から42゜以上となるので、前記高さはピッチの
0.56{=tan(48゜)/2}以上であれば良
い。
【0018】(実施の形態2)図3は本発明の請求項2
および3に記載された発明の実施の形態を模式的に示す
斜視図であり、図1と同様フレネルレンズシート4につ
いては発明の理解を助けるためにその半分のみを示して
いる。図1との違いは、フレネルレンズシート4におい
て図1で同心円状に設けられていた光吸収壁列が水平方
向を長手方向として直線上に設けられている点、および
レンチキュラレンズシートの出射側にブラックストライ
プ8が設けられている点である。
【0019】以上の構成で、画面上下端に発生する2重
像は図2で説明したメカニズムによって完全に防止でき
る。このとき、光吸収壁列7のピッチおよび高さについ
ては、実施の形態1で記述した様な配慮が必要である。
また、画面左右端に発生する2重像はレンチキュラレン
ズシート5に設けたブラックストライプ8の吸収作用に
よって低減される。
【0020】(実施の形態3)図4は本発明の請求項4
に記載された発明の実施の形態を示す工程図である。 (a)基材フィルム9に透明感光性樹脂層10を半硬化
状態で形成した感光性樹脂フィルムと、フレネルレンズ
シート4を準備する。 (b)フレネルレンズシート4の入射側平面に感光性樹
脂層10を密着させ、所望光吸収壁列パターンを形成し
たマスク11を介して点光源12によって露光する。こ
のとき、点光源12は装置として使用する場合の投射レ
ンズ出射瞳の位置に設置し、感光性樹脂としては感光前
後で屈折率が大きく変動することのない透明材料を用い
る。これによって、感光部分は完全硬化するとともにフ
レネルレンズシート4の入射平面部に接合され、同時に
投射光の軌跡に沿うような非感光部分が形成される。 (c)基材フィルム9を剥離後、洗浄して非感光部分で
ある半硬化部分を除去する。 (d)上記除去部分に黒色の光吸収性材料を充填し、乾
燥する。 以上のような方法で、投射光の軌跡に沿うような光吸収
壁列を正確かつ簡便に形成することが可能になる。
【0021】なお、マスクパターンとして同心円状パタ
ーンを用いれば同心円状の光吸収壁列を、直線上パター
ンを用いれば直線状の光吸収壁列を形成できるのは自明
である。また、感光部分が未硬化になるような感光性材
料を用い、所望光吸収壁列パターンを開口部として有す
るマスクを用いても良い。さらに、感光性樹脂フィルム
を用いずに、感光性樹脂をフレネルレンズシートに直接
塗布しても良い。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明して明らかなように、本
発明の透過型スクリーンおよびその製造方法によれば、
投射光をほとんど損失することなく、2重像を解消する
ことが可能になり、特にコンピュータ画面の文字表示に
おいて表示品位を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における透過型スクリー
ンを示す斜視図
【図2】本発明の実施の形態1におけるフレネルレンズ
シート部分を示す断面図
【図3】本発明の実施の形態2における透過型スクリー
ンを示す斜視図
【図4】本発明の実施の形態3における透過型スクリー
ンの製造方法を示す工程図
【図5】投射型画像表示装置の基本構成を示す模式図
【図6】フレネルレンズシートにより発生する2重像を
説明するための断面図
【符号の説明】
1 CRT 2 投射レンズ 3 スクリーン 4 フレネルレンズシート 5 レンチキュラレンズシート 6 同心円状光吸収壁列 7 直線状光吸収壁列 8 ブラックストライプ 9 基材フィルム 10 感光性樹脂層 11 マスク 12 点光源 13 光吸収材料

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CRT、液晶パネルなどに形成される画
    像をその背面より投射して前面より観察する為の透過型
    スクリーンであって、投射光を略平行光に変換するフレ
    ネルレンズシートおよび光拡散部材を備え、前記フレネ
    ルレンズシートはその内部に投射光の軌跡に沿うよう
    に、同心円状に光吸収壁列が設けられていることを特徴
    とする透過型スクリーン。
  2. 【請求項2】 CRT、液晶パネルなどに形成される画
    像をその背面より投射して前面より観察する為の透過型
    スクリーンであって、投射光を略平行光に変換するフレ
    ネルレンズシートおよび光拡散部材を備え、前記フレネ
    ルレンズシートはその内部に投射光の軌跡に沿うように
    水平方向を長手方向とする光吸収壁列が設けられている
    ことを特徴とする透過型スクリーン。
  3. 【請求項3】 前記光拡散部材が、その入射面にレンチ
    キュラレンズアレイを有し、その出射面にブラックスト
    ライプを備えたレンチキュラレンズアレイシートである
    ことを特徴とする請求項2記載の透過型スクリーン。
  4. 【請求項4】 CRT、液晶パネルなどに形成される画
    像をその背面より投射して前面より観察する為の透過型
    スクリーンに用いるフレネルレンズシートの製造方法で
    あって、一方の面にフレネルレンズを備え他方の面はほ
    ぼ平坦なフレネルレンズシートを形成する工程と、前記
    フレネルレンズシートのほぼ平坦な面に感光性樹脂層を
    形成する工程と、投射光の光線軌跡とほぼ等しい光線軌
    跡の光を所望光吸収壁列に対応するパターンを有するマ
    スクを介して照射する工程と、感光性樹脂の感光部又は
    非感光部分を除去して投射光の光線軌跡に沿うような溝
    を形成する工程と、前記溝に光吸収性材料を充填する工
    程を含むことを特徴とするフレネルレンズシートの製造
    方法。
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