WO2005103815A1 - フレネルレンズシート、透過型スクリーン及び背面投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

　投影映像のゆがみが発生し難いフレネルレンズシート等を提供する。フレネルレンズシートにおいては、入射面とその入射面から入射する映像光の一部又は全部を全反射して所望の方向に偏向する全反射面とを有する単位全反射フレネルレンズが入光側に複数配列されている。このようなフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートの垂直方向の長さをＨ１（ｃｍ）、フレネルレンズシートの水平方向の長さをＬ１（ｃｍ）、フレネルレンズシートの厚さをＴ１（ｃｍ）、フレネルレンズシートの弾性係数をＥ１（ｋｇｆ／ｃｍ２）としたとき、Ｈ１×Ｈ１／（１０×Ｅ１×Ｔ１×Ｔ１）≦３Ｌ１／２０００、の関係を満たすように構成する。また、フレネルレンズシートを、単位全反射フレネルレンズが形成されたフレネルレンズ形成シートと、その出光面側に貼り合わされた補助シートとで構成することにより、フレネルレンズシートの製造時における金型からの離型作業の効率化を達成する。

Description

明 細 書

フレネルレンズシート、透過型スクリーン及び背面投射型表示装置 技術分野

[0001] 本発明は、投影映像にゆがみが発生し難いフレネルレンズシート、透過型スクリー ン及び背面投射型表示装置に関するものである。

背景技術

[0002] 背面投射型表示装置であるプロジェクシヨンテレビジョンには、光源から発せられた 映像光を拡大投影する透過型スクリーンが設けられて ヽる。この透過型スクリーンは 、一般に、光源から拡大投射される映像光を平行光又は略平行光に屈折させて観察 者側へ出光させるフレネルレンズ要素と、このフレネルレンズ要素から出光された平 行光又は略平行光を散乱させて広い範囲の観察者へ向けて映像を提供するレンチ キュラーレンズ要素とで構成されて ヽる。このような背面投射型表示装置の光源とし ては、従来、三原色の光が別々の管力 投射される 3管方式の CRT光源が一般的で あつたが、近年、 LCDや DLPを用いた単管方式の光源も使用されてきている。

[0003] 図 16に示すように、従来型の背面投射型表示装置 52においては、単管方式の光 源 8から発せられた映像光 5をミラー 53により反射させた上で、透過型スクリーン 10の 中心に対して垂直又は略垂直に映像光 5を入射させる方式が一般的であった。その ため、図 17に示すように、透過型スクリーン 10の位置が映像光 5の入射方向に関し て光源 8の方向に近づいても遠ざ力つても投影映像に影響を与えることはな力つた。

[0004] し力しながら、近年、透過型スクリーン 10の中心に対して斜めに映像光 5を入射さ せることにより、従来に比べて大幅な薄型化を図った背面投射型表示装置が提案さ れている。すなわち、図 5に示す背面投射型表示装置 51のように、光源 8から発せら れた映像光 5をミラー 53により反射させた上で、透過型スクリーン 10の中心に対して 斜めに映像光 5を入射させる方式が提案されている。なお、このような背面投射型表 示装置 51の透過型スクリーン 10においては、全反射タイプのフレネルレンズ（全反 射フレネルレンズ）が形成されたフレネルレンズシート（図 12B参照）の使用が提案さ れて 、る（例えば、特開昭 61— 208041号公報を参照)。 発明の開示

[0005] ところで、図 5に示すような背面投射型表示装置 51 (透過型スクリーン 10の中心に 対して斜めに映像光 5を入射させる方式の薄型の背面投射型表示装置 51)におい て、透過型スクリーン 10が有するフレネルレンズシートは、その周辺が枠体に支持さ れて設置され、フレネルレンズシートの四辺が同一の平面上に保持されるものである ので、フレネルレンズシート自身の荷重によりフレネルレンズシートにたわみが生じる ことがある。そして、その結果として、透過型スクリーン 10に膨れや浮きが生じる場合 には、フレネルレンズシートに含まれるフレネルレンズの位置が光源 8の方向（すなわ ち、シートの厚さ方向）に近づいたり遠ざ力つたりすることになる。そのため、特にフレ ネルレンズシートの中央付近では、表示される映像の高さ方向の位置が変化すること になる。また、例えばフレネルレンズシートにたわみが生じる場合には、フレネルレン ズシートの中心部のフレネルレンズの位置がシートの厚さ方向に変化する力 周辺部 のフレネルレンズの位置はあまり変化しな 、ので、透過型スクリーンに表示される映 像にゆがみが生じることになる。例えば、水平な直線の映像を透過型スクリーン上に 表示した場合には、水平方向に関してその直線の映像が曲がって見えることがある。

[0006] 特に最近、背面投射型表示装置に対しては、より一層の薄型化が要請されている ので、全反射フレネルレンズが配列されたフレネルレンズシートの中心での映像光の 入射角がより大きくなる傾向にあり、そのため、透過型スクリーンに表示される映像の ゆがみの問題もより顕著になるものと予想される。し力しながら、従来においては、こ のような問題に対して全くが考慮がなされていな力つたという実情がある。

[0007] また、前述した全反射フレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートは、フレネ ルレンズシート形成用の平面状の金型に成形榭脂を塗布して当該成形榭脂を硬化 させた後、その金型力もフレネルレンズシートを離型することにより製造されている。し かしながら、特に全反射フレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートの製造に おいては、例えば図 12Bに示すようなフレネルレンズシート 1のフレネルレンズ要素（ 入射面 3及び全反射面 4からなる単位全反射フレネルレンズ 2が映像光 5の入射方向 へ向けて所定の角度で傾いたもの）と金型（図示せず）とが嚙み合っているので、フレ ネルレンズシートの厚さが厚い場合には、シートの柔軟性が低下して極めて離型し難 い状況になるという問題があった。そのため、前述したように、投影映像のゆがみが 発生し難いフレネルレンズシートを提供する、という要請に加えて、フレネルレンズシ ートの製造時における金型からの離型作業の効率ィ匕を達成することができるフレネル レンズシートを提供する、 t 、う要請も強く存在して 、る。

[0008] 本発明は、このような背景の下でなされたものであって、その第 1の目的は、投影映 像のゆがみが発生し難 、フレネルレンズシート、及びそのようなフレネルレンズシート を備えた透過型スクリーン及び背面投射型表示装置を提供することにある。

[0009] また、本発明の第 2の目的は、前述した第 1の目的にカ卩えて、フレネルレンズシート の製造時における金型力 の離型作業の効率ィ匕を達成することができるフレネルレ ンズシート、及びそのようなフレネルレンズシートを備えた透過型スクリーン及び背面 投射型表示装置を提供することにある。

[0010] 本発明者は、前述したような問題に対して鋭意研究を重ねた結果、フレネルレンズ シートのたわみの程度について実用上問題のないレベルを見出し、それを実現する ために必要とされるフレネルレンズシートのサイズ（垂直方向の長さ X水平方向の長 さ)及び厚さと物性値 (弾性係数)との関係を見出して本発明に到達した。

[0011] すなわち、前述した第 1の目的を達成する本発明のフレネルレンズシートは、入射 面と当該入射面カゝら入射する映像光の一部又は全部を全反射して所望の方向に偏 向する全反射面とを有する単位全反射フレネルレンズが入光側に配列されたフレネ ルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートの垂直方向の長さを H (cm)、フレネ ルレンズシートの水平方向の長さを L (cm)、フレネルレンズシートの厚さを T (cm)、 フレネルレンズシートの弾性係数を E (kgf/cm²)としたとき、 H X H/ ( 10 X E X T X T)≤3LZ2000、の関係を満たすことを特徴とするものである。なお、本明細書では 、弾性係数の単位として kgfZcm²を用いているが、 lkgfZcm²は約 9. 8NZcm²で ある。

[0012] ここで、フレネルレンズシートが全反射フレネルレンズを備えた単一構造からなるも のである場合には、そのようなフレネルレンズシートの垂直方向の長さを H (cm)、フ レネルレンズシートの水平方向の長さを L (cm)、フレネルレンズシートの厚さを T (c m)、フレネルレンズシートの弾性係数を E (kgfZcm²)としたとき、 H X H / (10 X E XT XT )≤3L Z2000、の関係を満たす。

[0013] また、フレネルレンズシートが、基材と当該基材上に形成されたフレネルレンズ要素 部分となる複合形態のものである場合には、基材の垂直方向の長さを H (cm)、基

2 材の水平方向の長さを L (cm)、基材の厚さを T (cm)、基材の弹性係数を E (kgf

2 2 2

Zcm²)としたとき、 H X H / (10 X E XT XT )≤3L /2000.の関係を満たす。

2 2 2 2 2 2

[0014] このような本発明のフレネルレンズシートによれば、フレネルレンズシートが前記の 関係を満たしているので、フレネルレンズシートにたわみが生じ難ぐ投影映像のゆ がみが発生し難い。さらに、前記の関係式を満たすように、フレネルレンズシートの材 質に応じたサイズ及び厚さを設計したり、フレネルレンズシートのサイズ及び厚さから 材質を選定することができるので、設計コストや製造コストの大幅な削減を期待するこ とがでさる。

[0015] 前述した第 2の目的を達成する本発明のフレネルレンズシートは、前述した本発明 のフレネルレンズシートにぉ 、て、単位全反射フレネルレンズが形成されたフレネル レンズ形成シートと、このフレネルレンズ形成シートの出光面側に貼り合わされた補助 シートとからなることを特徴とする。

[0016] このような本発明のフレネルレンズシートによれば、フレネルレンズシートをフレネル レンズ形成シートと補助シートとで構成するので、フレネルレンズ形成シートの厚さを より一層薄くすることができる。そのため、フレネルレンズの転写形状が形成されてい る金型から、薄く柔軟なフレネルレンズ形成シートを容易に離型することができるので 、フレネルレンズシートの製造の効率化を達成することができる。また、フレネルレン ズシートの全体としては、前記の関係を満たすので、たわみが生じ難く投影映像のゆ がみが発生し難 ヽと共に、金型からの離型作業の効率化を達成することができるフレ ネルレンズシートを提供することが可能となる。

[0017] なお、本発明のフレネルレンズシートにおいて、補助シートは、レンチキュラーレン ズが形成されたレンチキュラーレンズシートであることが好ましい。この場合には、フレ ネルレンズ形成シートとレンチキュラーレンズシートとを一体化したフレネルレンズシ ートを、極めて効率的に作製することができる。

[0018] また、本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズ形成シートと補助シ ートとは、同じ材質であることが好ましい。この場合には、フレネルレンズ形成シートと 補助シートとが同じ材質であるので、たわみが生じ難ぐ投影映像のゆがみが発生し 難い。その結果、平面性の悪ィ匕を最小限に抑えたフレネルレンズシートを提供するこ とが可能となる。

[0019] さらに、本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートは、光を拡 散させる拡散剤を含有していたり、光を吸収するように着色されていたり、光を吸収す る光吸収層を有していたりすることが好ましい。この場合には、全反射フレネルレンズ を有するフレネルレンズシートに発生し易い迷光を拡散又は吸収することができるの で、迷光に基づいて発生する二重像の問題を解決することができる。その結果、投影 映像のゆがみが発生し難いと共に、二重像も発生し難くなる。

[0020] さらに、本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートの片面又は 両面には、反射率を低下させる反射率低下層が形成されていることが好ましい。この 場合には、反射光により映像のコントラストが低下するのを抑制することができる。

[0021] 本発明の透過型スクリーンは、前述したフレネルレンズシート自体により構成しても よいし、前述したフレネルレンズシートの出光面に、光を拡散させるレンチキュラーレ ンズを形成することにより構成してもよい。さらに、本発明の透過型スクリーンは、前述 したフレネルレンズシートの出光面側に、光を拡散させるレンチキュラーレンズを有す るレンチキュラーレンズシートを配置することにより構成してもよい。これにより、フレネ ルレンズ要素とレンチキュラーレンズ要素とを備える透過型スクリーンが提供される。

[0022] なお、本発明の透過型スクリーンにおいて、透過型スクリーンの片面又は両面には 、反射率を低下させる反射率低下層が形成されていることが好ましい。この場合には 、反射光により映像のコントラストが低下するのを抑制することができる。

[0023] 本発明の背面投射型表示装置は、前述した透過型スクリーンと、透過型スクリーン に対して斜めに映像光を入射させる光源とを備えたことを特徴とする。

[0024] 以上説明したように、本発明のフレネルレンズシート及び透過型スクリーンによれば 、投影映像のゆがみが発生し難い。さらに、前記の関係式を満たすように、フレネル レンズシートの材質に応じたサイズ及び厚さを設計したり、フレネルレンズシートのサ ィズ及び厚さから材質を選定することができるので、設計コストや製造コストの大幅な 削減を期待することができる。

[0025] また、本発明のフレネルレンズシート及び透過型スクリーンによれば、フレネルレン ズシートをフレネルレンズ形成シートと補助シートとで構成して、フレネルレンズ形成 シートの厚さをより一層薄くすることができるので、フレネルレンズの転写形状が形成 されて ヽる金型から、薄く柔軟なフレネルレンズ形成シートを容易に離型することがで きる。その結果、前述した効果にカ卩えて、フレネルレンズシートの製造の効率ィ匕を達 成することができる。

[0026] また、本発明の背面投射型表示装置によれば、このような投影映像のゆがみが発 生し難 、本発明のフレネルレンズシートを備えたので、大幅な薄型化を達成すること が可能となる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]は、本発明の一実施形態に係るフレネルレンズシート（全反射フレネルレンズを 備えた単一構造力 なるフレネルレンズシート）の一例を示す断面図である。

[図 2]は、本発明の他の実施形態に係るフレネルレンズシート（基材と当該基材上に 形成されたフレネルレンズ要素部分となる複合形態のフレネルレンズシート）の一例 を示す断面図である。

[図 3]は、本発明に係るフレネルレンズシートを備えた透過型スクリーン上に水平な直 線を映し出したときに生じる映像のゆがみ（直線の曲がり）を説明するための概略図 である。

[図 4]は、本発明に係るフレネルレンズシートに生じるたわみを説明するための概略 図である。

[図 5]は、本発明に係るフレネルレンズシート (透過型スクリーン)を備えた薄型の背面 投射型表示装置 (単管方式の光源を用いたもの)の構成を示す概略図である。

[図 6]は、本発明に係るフレネルレンズシート (透過型スクリーン)を備えた薄型の背面 投射型表示装置において、フレネルレンズの位置が変化することによる映像の位置 の変化を説明するための概略図である。

[図 7]は、フレネルレンズシートで生じる迷光を説明するための光線追跡図である。

[図 8A]は、本発明に係るフレネルレンズシートが、光を拡散させる拡散剤を含有して V、る態様の一例を示す断面図である。

[図 8B]は、本発明に係るフレネルレンズシートが、光を吸収するように着色されている 態様の一例を示す断面図である。

[図 9]は、本発明に係るフレネルレンズシートが、光を吸収する光吸収層を有している 態様の一例を示す断面図である。

[図 10]は、本発明に係るフレネルレンズシートの出光面に円弧状（円柱状)の垂直レ ンチキユラ一レンズを形成することにより透過型スクリーンを構成した態様を示す概略 図である。

[図 11]は、本発明に係るフレネルレンズシートの出光面に台形状 (台形柱状)の垂直 レンチキュラーレンズを形成することにより透過型スクリーンを構成した態様を示す概 略図である。

[図 12A]は、本発明に係るフレネルレンズシートの表面に、反射率を低下させる反射 率低下層が形成されている態様の一例を示す断面図である。

[図 12B]は、本発明に係るフレネルレンズシートが有する全反射フレネルレンズの形 態の一例を示す断面図である。

[図 13]図 13A及び図 13Bは、本発明のさらに他の実施形態に係るフレネルレンズシ ートを示す断面図である。

[図 14]は、図 13A及び図 13Bに示すフレネルレンズシートが備えるフレネルレンズ形 成シートを金型力も剥離する工程を説明するための図である。

[図 15]は、本発明に係るフレネルレンズシートを備えた透過型スクリーンの一例を示 す概略図である。

[図 16]は、従来型の背面投射型表示装置の構成を示す概略図である。

[図 17]は、従来型の背面投射型表示装置において、フレネルレンズの位置が変化す ることによる映像の位置の変化を説明するための概略図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明に係るフレネルレンズシート、透過型スクリーン及び 背面投射型表示装置の実施形態について説明する。なお、添付の図面内における 各種の構成要素の形状や寸法等は、発明の理解を容易にするために適宜誇張して 示されている。

[0029] (フレネルレンズシートの基本構成）

まず、本発明に係るフレネルレンズシートの基本的な構成にっ ヽて説明する。

[0030] 本発明に係るフレネルレンズシートは、光源から拡大投射される映像光を平行光又 は略平行光に屈折させて観察者側へ出光させるものであり、図 1に示すフレネルレン ズシート 1のように、入射面 3とその入射面 3から入射する映像光 5の一部又は全部を 全反射して所望の方向に偏向する全反射面 4とを有する単位全反射フレネルレンズ 2が入光側に複数配列されたものである。なお、図 1に示すフレネルレンズシート 1は 、全反射フレネルレンズ 2を備えた単一構造力 なるものである力 図 2に示すフレネ ルレンズシート！/ のように、基材 11とその基材 11上に形成されたフレネルレンズ要 素部分 12となる複合形態のものでもよい。

[0031] そして、本発明の特徴は、これらのフレネルレンズシート 1、 1' において、フレネル レンズシート 1又は基材 11の垂直方向の長さを H (cm)、フレネルレンズシート 1又は 基材 11の水平方向の長さを L (cm)、フレネルレンズシート 1又は基材 11の厚さを T( cm)、フレネルレンズシート 1又は基材 11の弾性係数を E (kgfZcm²)としたとき、 H X H/ (10 X E XTXT)≤ 3L/2000,の関係を満たすことにある。なお、本明細書 では必要に応じて、図 1に示す態様のフレネルレンズシート 1の各特性値を H、L、 T及び Eと表し、図 2に示す態様の基材 11の各特性値を H、 L、 T及び Eと表す

1 1 2 2 2 2

[0032] このようにして、本発明に係るフレネルレンズシート 1、 1' は、 H X HZ dO X E XT

XT)≤3L/2000,の関係式を満たすので、フレネルレンズシート 1、 1' を透過し た映像光 7 (図 1参照）にゆがみを生じさせる程度の変形 (たわみによる変形のこと）が 、フレネルレンズシート 1、 \' に起こらない。その結果、フレネルレンズシート 1、 \' の中心に対する映像光 5の入射角度 Θが大きい場合においても、フレネルレンズシ ート 1、 \' を透過した映像光 7に顕著なゆがみが生じないので、近年の背面投射型 表示装置の薄型化及び高品質化に寄与することができる。一方、 H X HZ dO X E XTXT) > 3LZ2000、となる場合には、フレネルレンズシート 1、 \' を透過した映 像光 7にゆがみを生じさせる程度の変形 (たわみによる変形のこと）が起こることがある 。その結果、フレネルレンズシート 1、 1' を透過した映像光 7に顕著なゆがみが生じ ることがある。

[0033] ここで、本発明に係るフレネルレンズシート 1、 1' が満たすべき関係式を、 H X H / (10 X E X T X T)≤ 3L/2000,とした理由につ!/、て詳しく説明する。

[0034] 背面投射型表示装置のスクリーンサイズとしては、対角 50インチ (アスペクト比 4： 3 、縦 76. 2cm X横 101. 6cm)程度又はそれより大きいのが一般的であるので、その 大きさのスクリーンに映し出される映像がゆがんでも、そのゆがみの程度によっては 観察者がゆがみの存在を認識できないことがある。

[0035] すなわち、透過型スクリーンを構成する実際のフレネルレンズシートにおいては、フ レネルレンズシートが略コ字型の枠体に入れられて支持され、フレネルレンズシート の四辺が同一の平面上に保持される力 フレネルレンズシート自身の荷重によりフレ ネルレンズシートにたわみが生じることがあり、平面性が低下する。ここで、「たわみが ある」とは、フレネルレンズシートの中心部でその位置が画面に対して垂直な方向（画 面の法線方向）にずれるということである。このようなずれが生じると、表示される画像 の高さ方向（垂直方向）の位置がずれることになる。フレネルレンズシートは枠体によ り保持されて ヽるので、フレネルレンズシートの外周部（周辺部）の位置は変化せず に画像の高さ方向の位置も変化しない。従って、フレネルレンズシートにたわみが生 じると、図 3に示すように、水平な直線 9を透過型スクリーン 10上に表示した場合に直 線が曲がって見えることになり映像にゆがみが生じる。このような映像のゆがみにつ いて、本発明者が様々な映像で詳細に検討したところ、映像のゆがみが許容できる 限界は、単位長さに対して千分の 3程度であることを見出した。例えば、図 3に示すよ うに、水平な直線 9を透過型スクリーン 10上に表示した場合において、透過型スクリ ーン 10の水平方向の長さ L (cm)と同じ長さの直線 9を表示した場合において、直線 9の曲力^ Pが上下方向で千分の 3L ( = 3LZlOOO)以内であれば、その曲がり Pを 観察者が認識するのは極めて困難であることを見出した。

[0036] 一方、フレネルレンズシートの中心に対して斜めに映像光が入射する最近の薄型 の背面投射型表示装置の場合、フレネルレンズシートの中心部に入射する映像光の 入射角度 Θは 60〜65° となる。本発明者の知見によれば、このような薄型の背面投 射型表示装置において、直線 9の曲がり Pが上下方向で千分の 3L以内となるように 映像のゆがみを抑制しょうとした場合、フレネルレンズシートがそのシートの厚さ方向 にずれることが許容される長さ Q (図 6を参照）は 2千分の 3L以内となる。

[0037] 従って、ゆがみの目立たない映像を得るためには、フレネルレンズシート 1、 1' の たわみ量 W (図 4を参照）を 3LZ2000以内とすればよい。

[0038] 次に、本発明者は、前述したような 3LZ2000以内のたわみ量とするためにはどの ようなフレネルレンズシートとすればょ 、力と 、うことにつ!/、て詳細に検討した。

[0039] フレネルレンズシートを枠体に保持させた場合には、フレネルレンズシートのたわみ 量は、フレネルレンズシートの弾性係数 E、フレネルレンズシートのサイズ（高さ H及 び幅 L)、及びフレネルレンズシートの厚さ Tによって決まる。このうち、フレネルレンズ シートのサイズについては高さ Hと横幅 Lという 2つのパラメータがある力 スクリーン の場合は画面の高さ Hと横幅 Lとの比が 4： 3又は 16： 9の 2つに限られるので、 2つの ノ メータのうち、たわみ量に関係するパラメータとしては高さ Hを採用することができ る。

[0040] 本発明者は、これらのパラメータとたわみ量との関係について、種々のサイズ、厚さ 及び弾性係数力 なるフレネルレンズシートを略コ字型の枠体に入れてたわみ量を 測定し、その測定結果を詳細に検討した。その結果、フレネルレンズシートのたわみ 量が 0. 1〜0. 3cmと少ない場合には、概ねたわみ量 Wは、 H X HZ dO X E XTX T)であることを見出した。前述した検討で明らかになったように、許容できるたわみ量 Wは、 3LZ2000以内であるので、フレネルレンズシート 1、 1' が満たすべき関係式 は、 H X H/ (10 X E XTXT)≤3L/2000、となる。

[0041] なお、以上において、図 1に示すフレネルレンズシート 1の垂直方向の長さ Hは、フ レネルレンズシート 1の縦幅で定義され、図 2に示すフレネルレンズシート！/ を構成 する基材 11の垂直方向の長さ Hは、基材 11の縦幅で定義される。また、図 1に示す

2

フレネルレンズシート 1の水平方向の長さ Lは、フレネルレンズシート 1の横幅で定義 され、図 2に示すフレネルレンズシート！/ を構成する基材 11の水平方向の長さ Lは

2

、基材 11の横幅で定義される。また、図 1に示すフレネルレンズシート 1の厚さ Tは、 フレネルレンズ要素以外の厚さで定義され（図 1を参照）、図 2に示すフレネルレンズ シート を構成する基材 11の厚さ Tは、基材 11そのものの厚さで定義される（図 2

2

を参照）。なお、前述した関係式において、厚さ Τを、フレネルレンズシート 1のフレネ ルレンズ要素以外の厚さ、又は図 2に示すフレネルレンズシート！/ を構成する基材 11そのものの厚さで定義した理由は、フレネルレンズ要素部分はフレネルレンズ要 素以外の部分に比べて 1Ζ10又はそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシー ト 1、 1' のたわみの発生にほとんど影響しないからである。

[0042] 図 1に示すフレネルレンズシート 1の弾性係数 Eは、フレネルレンズシート 1の弾性 係数で定義され、図 2に示すフレネルレンズシート 1' を構成する基材 11の弾性係 数 Eは、基材 11の弾性係数で定義される。また、後述するように、補助シートが貼り

2

合わされてフレネルレンズシートが構成される場合（図 13A及び図 13Bを参照）であ れば、その弾性係数 Eは、補助シートと基材等の他のシートとが同じものであれば、ど ちらか一方のシートの弾性係数で定義される。

[0043] また、補助シートと基材等の他のシートとが異なるものである場合の弾性係数 Eは、 補助シートによりフレネルレンズシート全体の剛性が得られると考えられる場合には、 補助シートの弾性係数で定義される。一方、補助シートと基材等の他のシートとでフ レネルレンズシート全体の剛性が得られると考えられる場合には、補助シートの弾性 係数と基材の弾性係数又は基材以外の他のシートの弾性係数との平均値で定義さ れる。なお、補助シートにょリフレネルレンズシート全体の剛性が得られると考えられ る場合とは、例えば、フレネルレンズシート全体の厚さの 80%以上が補助シートであ る場合であり、この場合には、基材等の他のシートがフレネルレンズシート全体の剛 性に影響をほとんど及ぼさないからである。また、補助シートと基材等の他のシートと でフレネルレンズシート全体の剛性が得られると考えられる場合とは、補助シートの 厚さがフレネルレンズシート全体の厚さの 80%未満のときである。すなわち、補助シ ートの厚さがフレネルレンズシート全体の厚さの 80%未満のときには、基材等の他の シートはフレネルレンズシート全体の剛性に関与しているからであり、この場合には、 補助シートの弾性係数と基材等の他のシートの弾性係数との平均値をフレネルレン ズシートの弾性係数にすることが好まし 、。

[0044] なお、図 1に示すフレネルレンズシート 1、図 2に示すフレネルレンズシート！/ を構 成する基材 11、補助シート等の弾性係数 Eは、 1種の材料により作製されている場合 には、その材料の弾性係数であるが、拡散剤や他の物質が含まれている場合には、 フレネルレンズシート 1、基材 11、補助シート等の弾性係数を測定した値であることが 好ましい。この弾性係数は、例えば、フレネルレンズシート 1、基材 11、補助シート等 力 一部を採取して試験片とし、その試験片について、「JIS K 7113 プラスチック の弓 I張試験方法」に従って測定した。

[0045] 以上に説明したように、本発明に係るフレネルレンズシート 1、 1' は、フレネルレン ズシート 1又は基材 11の垂直方向の長さ H (cm)、フレネルレンズシート 1又は基材 1 1の水平方向の長さ L (cm)、フレネルレンズシート 1又は基材 11の厚さ T (cm)、及 び、フレネルレンズシート 1又は基材 11の弾性係数 E(kgfZcm²)力 H X H/ ( 10 X E X T X T)≤3LZ2000、の関係を満たすので、フレネルレンズシート 1、 1' を透 過した映像光 7にゆがみを生じさせる程度の変形 (たわみによる変形のこと）力 フレ ネルレンズシート 1、 \' に起こらない。その結果、フレネルレンズシート 1、 \' の中心 に対する映像光 5の入射角度 Θが大きい場合においても、フレネルレンズシート 1、 1 ' を透過した映像光 7に顕著なゆがみが生じないので、近年の背面投射型表示装 置の薄型化及び高品質ィ匕に寄与することができる。

[0046] 以下、前述した構成力 なるフレネルレンズシートの具体的な実施形態について説 明する。

[0047] (第 1実施形態）

まず、本発明の第 1の実施形態に係るフレネルレンズシートについて説明する。

[0048] 図 1に示すように、本発明の第 1の実施形態に係るフレネルレンズシート 1は、全反 射フレネルレンズ 2を備えた単一構造からなるフレネルレンズシートである。すなわち 、フレネルレンズシート 1は、入射面 3とその入射面 3から入射する映像光 5の一部又 は全部を全反射して所望の方向に偏向する全反射面 4とを有する単位全反射フレネ ルレンズ 2が入光側に複数配列されて!、る一体型のフレネルレンズシートであり、力 つ、前述した関係式を満たすものである。

[0049] ここで、フレネルレンズシート 1を形成する透明榭脂としては、スチレン榭脂、アタリ ルースチレン共重合体榭脂、ポリカーボネート榭脂等が好ましく用いられる。フレネル レンズシート 1は、フレネルレンズの逆形状を有する金型を用い、前述した榭脂をプレ ス成形、射出成形又はキャスティング成形等により成形することにより製造される。

[0050] なお、前述した透明榭脂としては、混ぜものがなく均一なものを用いることができる 力 迷光をなくすための各種の手段を適用することが好ましい。

[0051] ここで、フレネルレンズシート 1で生じる迷光について説明する。図 7に示すように、 迷光 20は、単位全反射フレネルレンズ 2の入射面 3から入射した映像光 5のうち全反 射面 4に入射しない光に起因して生じるものである。また、この迷光 20は、フレネルレ ンズシート 1に対する映像光 5の入射角度 Θが小さいときに発生するものであり、フレ ネルレンズシート 1の下端付近で発生し易い。そして、このようにしてフレネルレンズ シート 1で生じた迷光 20は、出光面 6で反射し、再びフレネルレンズ要素部分 (単位 全反射フレネルレンズ 2)に入光して屈折を繰り返した後に再度出光する。このときに 出光する光 25は、全反射面 4で反射して出光する正規の映像光 7とは、出光する位 置が異なるものであり、このような出光位置の相違により二重像が発生する。

[0052] このようなフレネルレンズシート 1においては、以下の手段により、迷光による二重像 の発生を抑制することが好まし 、。

[0053] 第 1の手段としては、フレネルレンズシート 1内に光を拡散させる拡散剤を含有させ る手段が挙げられる。図 8Aは、フレネルレンズシート 1が、光を拡散させる拡散剤 15 を含有している態様の一例を示している。拡散剤 15としては、フレネルレンズシート 1 を形成する榭脂の種類に応じ、その屈折率差を考慮して選定されるが、例えば、スチ レン榭脂微粒子、シリコーン榭脂微粒子、アクリル榭脂微粒子、 MS榭脂微粒子等の 有機系微粒子や、硫酸バリウム微粒子、ガラス微粒子、水酸ィ匕アルミニウム微粒子、 炭酸カルシウム微粒子、シリカ（二酸ィ匕珪素)微粒子、酸化チタン微粒子等の無機系 微粒子を挙げることができ、これらの 1種又は 2種以上が榭脂中に配合される。粒子 形状については、真球形状、略球形状、不定形状等の各種のものを使用することが できる。このようなフレネルレンズシート 1において、光路長の長い迷光 20はフレネル レンズシート 1内で屈折を繰り返して進む力 フレネルレンズシート 1中に含まれる拡 散剤 15により拡散されるので、二重像が目立たなくなる。

[0054] 第 2の手段としては、フレネルレンズシート 1を着色して光を吸収させる手段が挙げ られる。図 8Bは、フレネルレンズシート 1が、着色剤 60により光を吸収するように着色 されている態様の一例を示している。着色剤 60としては、黒色の染料、顔料、カーボ ンブラック等が挙げられる。また、具体的な着色方法としては、着色剤 60と榭脂とを 混ぜてキャスティング成形したり、押し出し成形したりする方法等を挙げることができる 。このようなフレネルレンズシート 1において、光路長の長い迷光 20は、設計通りに出 光する光路長の短い映像光 7に比べ、着色されたフレネルレンズシート 1内で大幅に 吸収されるので、二重像が目立たなくなる。

[0055] 第 3の手段としては、フレネルレンズシート 1に光を吸収する光吸収層を形成する手 段が挙げられる。図 9は、フレネルレンズシート 1が、光を吸収する光吸収層 16を有し ている態様の一例を示している。光吸収層 16は、フレネルレンズシート 1の出光面 6 側の表面から内部に向力つて形成された溝形態を呈するものである。このような光吸 収層 16は、フレネルレンズシート 1の出光面 6側から平面視したとき、例えば厚さ約 1 0 μ mで深さ約 100 μ mの細 ヽ溝を光の進行方向に対して平行かつ等間隔で配列し た上で、その細い溝にワイビング法により黒色インクを埋め込むことにより形成される 。このようなフレネルレンズシート 1において、光路長の長い迷光 20は、フレネルレン ズシート 1内に設けられた光吸収層 16で吸収されるので、二重像が目立たなくなる。

[0056] 第 4の手段としては、フレネルレンズシート 1に光を拡散させるレンチキュラーレンズ 要素やルーバー等を形成する手段が挙げられる。ここで、図 10は、フレネルレンズシ ート 1の出光面 6に円弧状（円柱状)の垂直レンチキュラーレンズ 17を形成した態様 を示している。また、図 11は、フレネルレンズシート 1の出光面 6に台形状（台形柱状 )の垂直レンチキュラーレンズ 18を形成した態様を示している。図 10に示すフレネル レンズシート 1では、円弧状の垂直レンチキュラーレンズ 17が光を水平方向に拡散さ せるので、迷光も拡散され、二重像が目立たなくなる。また、図 11に示すフレネルレ ンズシート 1でも、台形状の垂直レンチキュラーレンズ 18が台形の斜面 19で迷光を 全反射させるような構成となっているので、迷光を目立たなくすることができる。なお、 このようにしてフレネルレンズシート 1にレンチキュラーレンズ 17、 18を开成することに より、 1枚構成の透過型スクリーンを構成することができる力 これに限らず、フレネル レンズシート 1の出光面側 (観察側）に、フレネルレンズシート 1とは別体のレンチキュ ラーレンズシート（光を拡散させるレンチキュラーレンズを有するレンチキュラーレンズ シート）を配置することにより、 2枚構成の複合型の透過型スクリーンを構成するように してもよい（図 15を参照)。

[0057] 以上のようにして、フレネルレンズシート 1においては、前述した各手段を適用する ことにより、発生する迷光の影響を極力抑制することができる。

[0058] また、フレネルレンズシート 1においては、図 12Aに示すように、そのいずれか一方 の表面、すなわち片面又は両面に、反射率を低下させる反射率低下層 61を形成し てもよい。反射率低下層 61は、低屈折率の材質で形成されることが好ましぐ例えば フッ素系榭脂ゃシリコーン系榭脂が好ましく用いられる。また、反射率低下層 61を形 成する方法は、特に限定されず、例えば、デイツビング法、フローコート法等のコーテ イング法等が挙げられる。反射率低下層 61は、フレネルレンズシート 1の出光面 6側 に好ましく設けられる力 両面に設けると、より効果的である。このようなフレネルレン ズシート 1において、反射率低下層 61は反射防止効果を発揮するので、表面の反射 光による画像のコントラストの低下が抑制される。なお、前述したような、レンチキユラ 一レンズを備えたフレネルレンズシートからなる 1枚構成の透過型スクリーンや、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が組み合わされた 2枚構成の複合型 の透過型スクリーンに対しても、前述したのと同様に、反射率低下層 61を形成するこ とができる（図 10及び図 15を参照）。

[0059] 前述したように本発明の第 1の実施形態に係るフレネルレンズシート 1によれば、フ レネルレンズシート 1が前記の関係式（H X H / (10 X E XT XT )≤3L /2000 )を満たすので、フレネルレンズシート 1を透過した映像光 7にゆがみを生じさせる程 度の変形 (たわみによる変形のこと）力 フレネルレンズシート 1に起こらない。その結 果、フレネルレンズシート 1の中心に対する映像光 5の入射角度 Θが大きい場合にお いても、フレネルレンズシート 1を透過した映像光 7に顕著なゆがみが生じないので、 近年の背面投射型表示装置の薄型化及び高品質ィ匕に寄与することができる。

[0060] (第 2実施形態）

次に、本発明の第 2の実施形態に係るフレネルレンズシートについて説明する。

[0061] 図 2に示すように、本発明の第 2の実施形態に係るフレネルレンズシート!/ は、基 材 11とその基材 11上に形成されたフレネルレンズ要素部分 12とからなる複合形態 のフレネルレンズシートである。すなわち、フレネルレンズシート!/ は、前述した第 1 の実施形態と同様に、入射面 3とその入射面 3から入射する映像光 5の一部又は全 部を全反射して所望の方向に偏向する全反射面 4とを有する単位全反射フレネルレ ンズ 2が入光側に複数配列されているフレネルレンズシートであり、かつ、前述した関 係式を満たすものである。

[0062] ここで、フレネルレンズシート!/ を構成する基材 11を形成する透明榭脂としては、 スチレン榭脂、アクリル スチレン共重合体榭脂、ポリカーボネート榭脂等が好ましく 用いられる。なお、フレネルレンズシート！/ のフレネルレンズ要素部分 12は基材 11 に比べてかなり薄いので、一般的に用いられるアクリル系の UV榭脂等を好ましく用 いることがでさる。

[0063] すなわち、このようなフレネルレンズシート！/ は、図 2に示すように、シートの剛性を 担う基材 11の部分と、基材 11上に形成された微小な全反射フレネルレンズ 2を形成 したフレネルレンズ要素部分 12とから構成されているので、フレネルレンズ要素部分 12を UV硬化樹脂で形成することができる。このため、レンズの形成が容易であり、製 造コストを低減することができると 、う効果がある。

[0064] なお、このようなフレネルレンズシート！/ の構成において、フレネルレンズシート 1 ' のたわみの程度を決定するのは基材 11であるので、基材 11の特性が前述したよう な本発明の特徴的な関係式を満たせばよい。つまり、フレネルレンズ要素部分 12は 、基材 11に比べて 1Z10又はそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシート！ のたわみの発生にほとんど影響しない。

[0065] なお、このような第 2の実施形態においても、前述した第 1の実施形態の場合と同様 に、フレネルレンズシート 1' に対して、拡散剤を含有させたり、出光側にレンチキュ ラーレンズ要素やルーバー等を形成するなどして、迷光の影響を抑制したり、コントラ ストの低減を抑制することができる。

[0066] 前述したように本発明の第 2の実施形態に係るフレネルレンズシート 1' によれば、 フレネルレンズシート]/ が前記の関係式（H X H / (10 X E XT XT )≤3L /2

2 2 2 2 2 2

000)を満たすので、フレネルレンズシート 1' を透過した映像光 7にゆがみを生じさ せる程度の変形（たわみによる変形のこと）力 フレネルレンズシート 1' に起こらない 。その結果、フレネルレンズシート 1' の中心に対する映像光 5の入射角度 Θが大き い場合においても、フレネルレンズシート!/ を透過した映像光 7に顕著なゆがみが 生じないので、近年の背面投射型表示装置の薄型化及び高品質化に寄与すること ができる。

[0067] (第 3実施形態）

次に、本発明の第 3の実施形態に係るフレネルレンズシートについて説明する。

[0068] 図 13Aに示すように、本発明の第 3の実施形態に係るフレネルレンズシート 41は、 フレネルレンズ形成シート 13と、フレネルレンズ形成シート 13の出光面側に貼り合わ された補助シート 14と力もなる複合形態のフレネルレンズシートである。すなわち、フ レネルレンズシート 41は、前述した第 1の実施形態と同様に、入射面 3とその入射面 3から入射する映像光 5の一部又は全部を全反射して所望の方向に偏向する全反射 面 4とを有する単位全反射フレネルレンズ 2が入光側に複数配列されて ヽるフレネル レンズシートであり、かつ、フレネルレンズシート 41全体として前述した関係式を満た すものである。なお、フレネルレンズシート 41においては、フレネルレンズ形成シート 13が、前述した第 1の実施形態と同様に、全反射フレネルレンズ 2を備えた単一構造 である点に特徴がある。

[0069] このようなフレネルレンズシート 41は、補助シート 14の厚さに比べてフレネルレンズ 形成シート 13の厚さが薄い。そのため、補助シート 14を形成する透明榭脂としては、 スチレン榭脂、アクリル スチレン共重合体榭脂、ポリカーボネート榭脂等が好ましく 用いられる。そして、フレネルレンズシート 41の全体として前述した関係式を満たすよ うに構成することにより、投影映像のゆがみの発生を抑え、平面性の悪化を最小限に 抑えることができる。

[0070] 一方、フレネルレンズ形成シート 13は補助シート 14に比べて薄いので、前述した 第 2の実施形態で説明したように、映像のゆがみにあまり影響しない。そのため、通 常は一般的に用いられるアクリル系の UV榭脂等が用いられる。ただし、補助シート 1 4と同様の榭脂で形成することもできる。

[0071] なお、フレネルレンズ形成シート 13は、図 14に示すように、フレネルレンズの逆形 状を有する金型 42を用い、前述した榭脂をプレス成形、射出成形又はキャスティング 成形等により成形し、金型 42から離型することにより作製することができる。

[0072] なお、フレネルレンズ形成シート 13及び補助シート 14を形成するための透明榭脂 としては、混ぜものがなく均一なものを用いることができるが、迷光をなくすために前 述した各種の手段を適用することが好ま 、。

[0073] フレネルレンズ形成シート 13と補助シート 14とは、エポキシ系の透明な接着剤ゃァ クリル系の透明な粘着剤で貼り合わせることができ、また、 UV硬化榭脂を塗布して積 層した後に UV照射により貼り合わせてもよい。このときの接着剤層又は粘着剤層等 の厚さは約 10〜 100 μ mであることが好まし!/、。

[0074] また、補助シート 14を、レンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシ ートとすることも可能である。フレネルレンズ形成シート 13に、レンチキュラーレンズシ ートとしての補助シート 14を貼り合わせて一体ィ匕することにより、レンチキュラーレン ズを有するフレネルレンズシートを極めて効率的に作製することができる。

[0075] なお、フレネルレンズシート 41の厚さについては、前述した関係式を満たすことが できる厚さであることが必要である力 通常 0. 2〜0. 6cmであることが好ましい。また 、フレネルレンズ形成シート 13の厚さについては、特にフレネルレンズ要素の先端角 aが約 40° 程度 (例えば、 36〜44° )とかなり鋭角な場合においては、良好な離型 性の観点から、通常 0. 05-0. 2cmであることが好ましぐ 0. 1〜0. 2cmであること 力 り好ましい。また、補助シート 14の厚さについては、通常 0. 2〜0. 4cmであるこ とが好ましい。

[0076] なお、このような第 3の実施形態においても、前述した第 1の実施形態の場合と同様 に、フレネルレンズシート 41に対して、拡散剤を含有させたり、出光側にレンチキユラ 一レンズ要素やルーバー等を形成するなどして、迷光の影響を抑制したり、コントラス トの低減を抑制することができる。

[0077] 前述したように本発明の第 3の実施形態に係るフレネルレンズシート 41によれば、 フレネルレンズ形成シート 13の厚さをより一層薄くすることができるので、フレネルレ ンズの転写形状 (逆形状)が形成されて 、る金型 42 (図 14を参照)から、薄く柔軟な フレネルレンズ形成シート 13を容易に離型することができる。その結果、フレネルレン ズシート 41の製造の効率化を達成することができる。また、フレネルレンズシート 41 は、全体として前記の関係式を満たすので、投影映像のゆがみが発生し難ぐ金型 力もの離型作業の効率ィ匕を達成することができるフレネルレンズシートを提供すること が可能となる。

[0078] (第 4実施形態）

次に、本発明の第 4の実施形態に係るフレネルレンズシートについて説明する。

[0079] 図 13Bに示すように、本発明の第 4の実施形態に係るフレネルレンズシート 41/ は 、フレネルレンズ形成シート 13' と、フレネルレンズ形成シート 13' の出光面側に貼 り合わされた補助シート 14とからなる複合形態のフレネルレンズシートである。すなわ ち、フレネルレンズシート 41/ は、前述した第 1の実施形態と同様に、入射面 3とその 入射面 3から入射する映像光 5の一部又は全部を全反射して所望の方向に偏向する 全反射面 4とを有する単位全反射フレネルレンズ 2が入光側に複数配列されているフ レネルレンズシートであり、かつ、フレネルレンズシート 41/ 全体として前述した関係 式を満たすものである。なお、フレネルレンズシート 41/ においては、フレネルレンズ 形成シート W 力 前述した第 2の実施形態と同様に、基材 11とその基材 11上に形 成されたフレネルレンズ要素部分 12となる複合形態である。

[0080] すなわち、このようなフレネルレンズシート 41/ は、図 13Bに示すように、フレネルレ ンズ形成シート 13, 1S シートの剛性を担う基材 11の部分と、基材 11上に形成され た微小な全反射フレネルレンズ 2を形成したフレネルレンズ要素部分 12からなる複合 形態である。

[0081] このようなフレネルレンズシート 41/ は、補助シート 14の厚さに比べてフレネルレン ズ形成シート 13' の厚さが薄ぐさらに、フレネルレンズ形成シート 13' においては 、基材 11に比べてフレネルレンズ要素部分 12の厚さがかなり薄く形成されている。そ のため、補助シート 14を形成する透明榭脂として、スチレン榭脂、アクリル一スチレン 共重合体榭脂、ポリカーボネート榭脂、硝子板等が好ましく用いられる。そして、フレ ネルレンズシート 41/ の全体として前述した関係式を満たすように構成することによ り、投影映像のゆがみの発生を抑え、平面性の悪ィ匕を最小限に抑えることができる。

[0082] 一方、フレネルレンズ形成シート 13' は補助シート 14に比べて薄いので、前述し た第 2の実施形態で説明したように、映像のゆがみにあまり影響しない。そのため、通 常は一般的に用いられる UV榭脂等が用いられる。ただし、補助シート 14と同様の榭 脂で形成することができる。

[0083] ここで、フレネルレンズ形成シート 13' は、シートの剛性を担う基材 11の部分と、基 材 11上に形成された微小な全反射フレネルレンズ 2を形成したフレネルレンズ要素 部分 12とから構成されて ヽるので、フレネルレンズ要素部分 12を UV硬化樹脂で形 成することができる。このため、レンズの形成が容易であり、製造コストを低減すること ができるという効果がある。また、フレネルレンズ形成シート 13' を構成する基材 11 を補助シート 14と同様の榭脂で形成し、フレネルレンズ要素部分 12を UV榭脂で形 成することちでさる。

[0084] このようなフレネルレンズ形成シート 13' は、図 14に示すように、フレネルレンズの 逆形状を有する金型 42を用い、フレネルレンズ要素部分 12を形成するための透明 榭脂をプレス成形、射出成形又はキャスティング成形等により基材 11上に成形する こと〖こより作製される。

[0085] なお、フレネルレンズ形成シート 13' (基材 11及びフレネルレンズ要素部分 12)及 び補助シート 14を形成するための透明榭脂としては、混ぜものがなく均一なものを用 いることができる力 迷光をなくすために前述した各種の手段を適用することが好まし い。

[0086] また、フレネルレンズ形成シート 13' と補助シート 14との貼り合わせについても、前 述した第 3の実施形態で説明したのと同様である。また、補助シート 14を、レンチキュ ラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシートとすることも、前述した第 3の実施 形態と同様に可能であり、同様の効果を奏する。また、フレネルレンズシート 41/ の 厚さ、フレネルレンズ形成シート 13' の厚さ、及び、補助シート 14の厚さについても 、前述した第 3の実施形態と同様にすることが可能であり、同様の効果を奏する。

[0087] このようなフレネルレンズシート 41/ の構成において、フレネルレンズシート 41のた わみの程度を決定するのは、フレネルレンズ形成シート W を構成する基材 11、及 び補助シート 14であるので、基材 11と補助シート 14とからなるフレネルレンズシート 41' 全体の特性が前述した本発明の特微的な関係式を満たせばよい。つまり、フレ ネルレンズ要素部分 12は、フレネルレンズシート 41/ 全体の厚さに比べて 1Z10又 はそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシート 41/ のたわみの発生にほとんど 影響しない。

[0088] なお、このような第 4の実施形態の場合においても、前述した第 1の実施形態の場 合と同様に、フレネルレンズシート 4 に対して、拡散剤を含有させたり、出光側に レンチキュラーレンズ要素やルーバー等を形成するなどして、迷光の影響を抑制した り、コントラストの低減を抑制することができる。

[0089] 前述したように本発明の第 4の実施形態に係るフレネルレンズシート 41/ によれば 、フレネルレンズ形成シート 13' の厚さをより一層薄くすることができるので、フレネ ルレンズの転写形状 (逆形状)が形成されて 、る金型 42 (図 14を参照)から、薄く柔 軟なフレネルレンズ形成シート W を容易に離型することができる。その結果、フレ ネルレンズシート 41/ の製造の効率化を達成することができる。また、フレネルレンズ シート 4 は、全体として前記の関係式を満たすので、投影映像のゆがみが発生し 難ぐ金型力 の離型作業の効率ィ匕を達成することができるフレネルレンズシートを 提供することが可能となる。

[0090] (透過型スクリーン及び背面投射型表示装置）

なお、前述した第 1乃至第 4の各実施形態に係るフレネルレンズシート 1、 1' 、 41 、 41' は、それ自体で 1枚構成の透過型スクリーンを構成することができる他（図 10 及び図 11を参照）、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組み合わ せて 2枚構成の複合型の透過型スクリーンを構成してもよい。具体的には、図 15に示 すように、フレネルレンズシート 1とレンチキュラーレンズシート 31とを組み合わせ、さ らに必要に応じて前面シート等をカ卩えることにより、透過型スクリーン 30を構成するこ とができる。なお、レンチキュラーレンズシート 31は、垂直レンチキュラーレンズ 32と、 光拡散剤を含みかつ垂直レンチキュラーレンズ 32のレンズ表面に沿った部分にだけ 設けられた光吸収層 33とを有している。なお、何れにしても、本発明に係る透過型ス クリーンは、前述した関係式を満たすフレネルレンズシートを備えて ヽるものである。 なお、このようにして構成されるフレネルレンズシートからなる 1枚構成の透過型スクリ ーンや、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が組み合わされた 2枚構 成の複合型の透過型スクリーンに対しても、前述したのと同様に、反射率低下層 61 を形成することができる（図 10及び図 15を参照)。

[0091] また、前述した第 1乃至第 4の各実施形態に係るフレネルレンズシート 1、 1' 、 41、 41' を備えた透過型スクリーンは、図 5に示すような背面投射型表示装置 51に組み 込むことができる。ここで、図 5に示す背面投射型表示装置 51は、透過型スクリーン 1 0の中心に対して斜めに映像光 5を入射させる光源 8を備えており、光源 8から発せら れた映像光 5をミラー 53により反射させた上で、透過型スクリーン 10に対して斜めに 映像光 5を入射させることにより、従来に比べて大幅な薄型化を図ることができるよう になっている。

[0092] なお、以上において、本発明の実施形態を幾つか説明したが、本発明の特徴を満 たし、かつ、本発明の所期の目的を達成することができる限りにおいて、前述した本 発明の各実施形態に係るフレネルレンズシート、透過型スクリーン及び背面投射型 表示装置には、従来公知の他の構成を付加してもよい。

実施例

[0093] 以下、前述した第 1乃至第 4の各実施形態に係るフレネルレンズシート、透過型スク リーン及び背面投射型表示装置の具体的実施例について述べる。

[0094] (実施例 1)

映像光が後方より斜めに投射される背面投射型表示装置として、画面サイズが 50 インチ（アスペクト比 16 : 9、縦 62. 3cm X横 110. 7cm)、フレネルレンズシートから プロジェクター（光源）までの水平距離が 25cm、画面下端からプロジェクターを含む 水平面までの垂直距離が 17cm、画面中心での映像光の入射角力 2. 6° となるよ うに構成したものを準備した。

[0095] フレネルレンズシートは、アクリル榭脂で形成し、厚さ Tが 0. 35cm,レンズピッチが 0. 01 lcmとなるように形成した。このフレネルレンズシートの弾性係数は 30000kgf Zcm²であった。弾性係数は、「JIS K 7113 プラスチックの引張試験方法」により測 定した。なお、このフレネルレンズシートには拡散剤がフレネルレンズシート全体の 0 . 1重量％含まれていた。

[0096] これらの値を、 H X HZ (IO X E XTXT)≤3LZ2000、に代入すると、 H X HZ ( 10 X E XTXT) =0. 106、 3L/2000 = 0. 166であるので、 0. 106≤0. 166、と なった。

[0097] このようなフレネルレンズシートを有する実施例 1に係る透過型スクリーンでは、ゆが みがない良好な映像が得られた。

[0098] また、このようなフレネルレンズシートの出光面側に、フレネルレンズシートとは別体 のレンチキュラーレンズシートを配置して透過型スクリーンを構成した（図 15を参照） 。そのレンチキュラーレンズシートは、厚さ 0. 1cmでピッチ 0. 014cmの垂直レンチキ ユラ一レンズと、光拡散剤を含みかつ垂直レンチキュラーレンズのレンズ表面に沿つ た部分にだけ設けられた光吸収層とを有するレンチキュラーレンズシート (ピークゲイ ン： 4、 α Η : 25° 、 a V: 8° )である。ここで、ゲインとは、スクリーンの後方から光線 を入射し、前方に出てくる光の輝度の角度分布を測定し、スクリーンにおける照度と 各々の輝度とから、ゲイン G= π X輝度 (cdZm²) Z照度 (lx)の関係式により求めた ものである。なお、ピークゲインとは、スクリーンの中で最大のゲイン値のことであり、こ こでは、スクリーンの中心をスクリーンの正面から観察したときのゲインの最大値を示 す。また、 α Ηは水平方向のピークゲインの半値角のことであり、 a Vは垂直方向の ピークゲインの半値角を表すものである。このように別体のレンチキュラーレンズシー トを有する透過型スクリーンにおいても、ゆがみがない良好な映像が得られた。

[0099] (実施例 2)

映像光が後方より斜めに投射される背面投射型表示装置として、画面サイズが 60 インチ（アスペクト比 16 : 9、縦 74. 7cm X横 132. 8 cm)、フレネルレンズシートから プロジェクター（光源）までの水平距離が 23cm、画面下端からプロジェクターを含む 水平面までの垂直距離が 20cm、画面中心での映像光の入射角が 68° となるように 構成したものを準備した。

[0100] フレネルレンズシートは、ポリカーボネート榭脂で形成し、厚さ Tが 0. 45cm,レンズ ピッチが 0. 01 lcmとなるように形成した。このフレネルレンズシートの弾性係数は 25 OOOkgfZcm²であった。弾性係数は、「JIS K 7113 プラスチックの引張試験方法」 により測定した。なお、このフレネルレンズシートには拡散剤がフレネルレンズシート 全体の 0. 05重量％含まれていた。 [0101] これらの値を、 HXHZ(IOXEXTXT)≤3LZ2000、に代入すると、 HXHZ( 10 XEXTXT) =0. 11, 3L/2000 = 0. 213であるので、 0. 11≤0. 213、とな つた o

[0102] このようなフレネルレンズシートを有する実施例 2に係る透過型スクリーンでは、ゆが みがない良好な映像が得られた。

[0103] また、このようなフレネルレンズシートの出光面側に、フレネルレンズシートとは別体 のレンチキュラーレンズシートを配置して透過型スクリーンを構成した。そのレンチキ ユラ一レンズシートは、厚さ 0. 1cmでピッチ 0. 014cmの垂直レンチキュラーレンズと 、光拡散剤を含みかつ垂直レンチキュラーレンズのレンズ表面に沿った部分にだけ 設けられた光吸収層とを有するレンチキュラーレンズシート（ピークゲイン :4、 α Η : 2 5° 、 a V:8° )である。このように別体のレンチキュラーレンズシートを有する透過型 スクリーンにおいても、ゆがみがない良好な映像が得られた。

[0104] (実施例 3)

実施例 3においては、実施例 1とほぼ同じ投射系及びフレネルレンズシートを用い た。ただし、実施例 3においては、フレネルレンズシートの出光面側にレンチキュラー レンズを形成した。そのレンチキュラーレンズは、ピッチが 0. 014cmで、一部全反射 面を含むような垂直レンチキュラーレンズであり、内部に拡散特性グラフの半値角（ a V)が 10° であるような量の拡散剤を含有させ、さらに透過率が 50%になるように光 吸収剤を含有させた。その結果、ピークゲイン： 2、 α Η:40° 、 a V: 10° の光学特 性を有する透過型スクリーンが得られた。

[0105] この透過型スクリーンは一枚構成であるので、取り扱いも容易で、ゆがみがない良 好な映像が得られた。

[0106] (実施例 4)

実施例 4においては、実施例 2と同じ投射系及びフレネルレンズシートを用いた。た だし、実施例 4においては、厚さ Tが 0. 45cmのポリカーボネート基板の上に UV硬 化榭脂にょリピッチ 0. 01 lcmのフレネルレンズを形成した。 UV硬化榭脂の厚さを 0 . 02cmとした。

[0107] これらの値を、 HXHZ(IOXEXTXT)≤3LZ2000、に代入すると、実施例 2と 同様に、 0. 11≤0. 213、となった。

[0108] このフレネルレンズシートを有する実施例 4に係る透過型スクリーンでは、ゆがみが な 、良好な映像が得られた。

[0109] また、前記のフレネルレンズシートの出光面側に、フレネルレンズシートとは別体の レンチキュラーレンズシートを配置して透過型スクリーンを構成した。そのレンチキユラ 一レンズシートは、厚さ 0. 1cmでピッチ 0. 014cmの垂直レンチキュラーレンズと、光 拡散剤を含みかつ垂直レンチキュラーレンズのレンズ表面に沿った部分にだけ設け られた光吸収層とを有するレンチキュラーレンズシート（ピークゲイン: 4、 α Η : 25° 、 a V: 8° )である。このように別体のレンチキュラーレンズシートを有する透過型スクリ ーンにお 、ても、ゆがみがな 、良好な映像が得られた。

[0110] (実施例 5)

映像光が後方より斜めに投射される背面投射型表示装置として、画面サイズが 70 インチ（アスペクト比 4 : 3、縦 106. 7cm X横 142. 2cm)、フレネルレンズシートから プロジェクター（光源）までの水平距離が 32cm、画面下端からプロジェクターを含む 水平面までの垂直距離が 30cm、画面中心での映像光の入射角力 9° となるように 構成したものを準備した。

[0111] フレネルレンズシートとしては、アクリル スチレン共重合体で形成した厚さ 0. 2cm のフレネルレンズ形成シートと、アクリル板で形成した厚さ 0. 35cmの補助シートとを アクリル系接着剤で貼り合わせることにより作製された、厚さ 0. 55cm,レンズピッチ 0 . 01 lcmのフレネルレンズシートを使用した。

[0112] なお、このフレネルレンズシートの作製においては、図 14に示すような金型 42から のフレネルレンズ形成シート 13の離型作業を伴った力 この離型作業は極めて容易 であり、作業性の改善が図られた。

[0113] フレネルレンズシートの弾性係数は、フレネルレンズ形成シートが 33000kgfZcm² であり、補助シートが 30000kgf/cm²であるので、これらの平均値の 31500kgfZc m²であった。なお、これらのフレネルレンズ形成シート及び補助シートは拡散剤等を 含まないものである。これらの値を、H X HZ (10 X E XTXT)≤3LZ2000、に代 入すると、 H X HZ (10 X E XTXT) =0. 12、 3L/2000 = 0. 213であるので、 0. 12≤0. 213、となった。

[0114] このようなフレネルレンズシートを有する実施例 5に係る透過型スクリーンでは、ゆが みがない良好な映像が得られた。また、このようなフレネルレンズシートの出光面側に 、実施例 1と同じレンチキュラーレンズシートを配置して透過型スクリーンを構成した。 このようにして構成された透過型スクリーンにお！/、ても、ゆがみがない良好な映像が 得られた。

[0115] (実施例 6)

実施例 6においては、実施例 2と同じ投射系で、実施例 2と同じ厚さ（0. 45cm)の フレネルレンズシートを用いた。ただし、実施例 6においては、ポリカーボネートで形 成した厚さ 0. 2cmのフレネルレンズ形成シートと、そのシートと同一材質であるポリ力 ーポネートで形成した厚さ 0. 25cmの補助シートとを透明なアクリル系粘着剤で貼り 合わせることにより作製された、フレネルレンズシートを使用した。

[0116] なお、このフレネルレンズシートの作製において、図 14に示すような金型 42からの フレネルレンズ形成シート 13の離型作業を行ったが、この離型作業は極めて容易で あり、作業性の改善が図られた。また、フレネルレンズ形成シートと補助シートとの材 質が同じであるので、環境変化に対する影響を受け難ぐ平面性も低下しな力つた。

[0117] フレネルレンズシートの弾性係数は、フレネルレンズ形成シートと補助シートとの材 質が同じであるので、実施例 2と同じ 25000kgfZcm²であった。従って、 H X HZ (1 O X E X T X T)≤ 3L/2000,につ \ /、ても、実施 ί列 2と同様に、 0. 11≤0. 213、とな つた ο

[0118] このようなフレネルレンズシートを有する実施例 6に係る透過型スクリーンでは、ゆが みがない良好な映像が得られた。また、このようなフレネルレンズシートの出光面側に 、実施例 2と同じようにレンチキュラーレンズシートを配置して透過型スクリーンを構成 した。ただし、実施例 6においては、レンチキュラーレンズシートは、内部に拡散特性 グラフの半値角（ _α V) ^ιο° であるような量の拡散剤を含有させ、さらに透過率が 5 0%〖こなるように光吸収剤を含有させたものを用いた。このようにして構成された透過 型スクリーンにおいても、ゆがみがない良好な映像が得られた。

[0119] (実施例 7) 実施例 7においては、実施例 1と同じ投射系で、実施例 1と同じフレネルレンズシー トを用いた。ただし、実施例 7においては、厚さ Tが 0.025cmのポリエステル基板の 上に厚さ 0.02cmの UV硬化榭脂によりピッチ 0.01 lcmのフレネルレンズ形成シー トを形成した。そして、このフレネルレンズ形成シートを厚さ 0.2cmの硝子板の補助 シートにアクリル系接着剤で貼り合わせた。

[0120] なお、このフレネルレンズシートの作製において、図 14に示すような金型 42からの フレネルレンズ形成シート 13の離型作業を行ったが、この離型作業は極めて容易で あり、作業性の改善が図られた。

[0121] フレネルレンズシートの弾性係数は、 700000kgfZcm²であった。なお、補助シー トである硝子板の厚さがフレネルレンズシート全体の厚さの 80%以上であると共に硝 子板には拡散剤が含まれて ヽなカゝつたので、フレネルレンズシートの弾性係数は硝 子板の弾性係数とした。従って、 HXHZ(IOXEXTXT)≤3LZ2000、は、 HX H/(10XEXTXT)=0.0139、 3L/2000 = 0.166であるので、 0.0139≤0. 166、となった。

[0122] このようなフレネルレンズシートを有する実施例 7に係る透過型スクリーンでは、ゆが みがない良好な映像が得られた。また、このようなフレネルレンズシートの出光面側に 、実施例 1と同じレンチキュラーレンズシートを配置して透過型スクリーンを構成した。 このようにして構成された透過型スクリーンにお！/、ても、ゆがみがない良好な映像が 得られた。

[0123] (比較例 1)

比較例 1においては、実施例 1と同じ投射系で、フレネルレンズシートの厚さ Tを 0.

2cmとした以外は、実施例 1と同様に構成した。

[0124] このようなフレネルレンズシートについて、 HXHZ(IOXEXTXT)≤3LZ2000 は、 HXHZ(10XEXTXT)=0.323、 3L/2000 = 0.166であるので、 HXH

Z(10XEXTXT)≤ 3LZ2000の関係を満たさなかった。

[0125] このようなフレネルレンズシートを有する比較例 1に係る透過型スクリーンでは、画像 がゆがんで良好な映像が得られな力つた。

[0126] (比較例 2) 比較例 2においては、実施例 2と同じ投射系で、フレネルレンズシートとして、厚さ T が 0.25cmのポリエステル基板の上に厚さ 0.02cmの UV硬化榭脂によりピッチ 0. 01 lcmのフレネルレンズを形成したものを用いた以外は、実施例 1と同様に構成した

[0127] このようなフレネルレンズシートについて、 HXHZ(IOXEXTXT)≤3LZ2000 は、 HXHZ(10XEXTXT)=0.357、 3L/2000 = 0.213であるので、 HXH Z(10XEXTXT)≤ 3LZ2000の関係を満たさなかった。

[0128] このようなフレネルレンズシートを有する比較例 2に係る透過型スクリーンでは、画像 がゆがんで良好な映像が得られな力つた。

Claims

請求の範囲

[1] 入射面と当該入射面から入射する映像光の一部又は全部を全反射して所望の方 向に偏向する全反射面とを有する単位全反射フレネルレンズが入光側に配列された フレネルレンズシートにおいて、

フレネルレンズシートの垂直方向の長さを H (cm)、フレネルレンズシートの水平方 向の長さを L (cm)、フレネルレンズシートの厚さを T(cm)、フレネルレンズシートの弹 性係数を E (kgf/cm²)としたとき、

H X HZ (IO X E XTXT)≤3LZ2000、

の関係を満たすことを特徴とするフレネルレンズシート。

[2] 前記フレネルレンズシートは、基材と、この基材上に設けられたフレネルレンズ要素 部分であって前記単位全反射フレネルレンズを含むフレネルレンズ要素部分とから なることを特徴とする、請求項 1に記載のフレネルレンズシート。

[3] 前記フレネルレンズシートは、前記単位全反射フレネルレンズが形成されたフレネ ルレンズ形成シートと、このフレネルレンズ形成シートの出光面側に貼り合わされた補 助シートと力もなることを特徴とする、請求項 1に記載のフレネルレンズシート。

[4] 前記補助シートが、レンチキュラーレンズが形成されたレンチキュラーレンズシート であることを特徴とする、請求項 3に記載のフレネルレンズシート。

[5] 前記フレネルレンズ形成シートと前記補助シートとが、同じ材質であることを特徴と する、請求項 3に記載のフレネルレンズシート。

[6] 前記フレネルレンズシートが、光を拡散させる拡散剤を含有していることを特徴とす る、請求項 1に記載のフレネルレンズシート。

[7] 前記フレネルレンズシートが、光を吸収するように着色されていることを特徴とする、 請求項 1に記載のフレネルレンズシート。

[8] 前記フレネルレンズシートが、光を吸収する光吸収層を有していることを特徴とする

、請求項 1に記載のフレネルレンズシート。

[9] 前記フレネルレンズシートの片面又は両面に、反射率を低下させる反射率低下層 が形成されて ヽることを特徴とする、請求項 1に記載のフレネルレンズシート。

[10] 請求項 1〜9のいずれか一項に記載のフレネルレンズシートを備えた透過型スクリ ーン。

[11] 請求項 10に記載の透過型スクリーンと、

前記透過型スクリーンに対して斜めに映像光を入射させる光源とを備えたことを特 徴とする背面投射型表示装置。

[12] 請求項 1〜9のいずれか一項に記載のフレネルレンズシートと、

前記フレネルレンズシートの出光面に形成された、光を拡散させるレンチキュラーレ ンズとを備えたことを特徴とする透過型スクリーン。

[13] 前記透過型スクリーンの片面又は両面に、反射率を低下させる反射率低下層が形 成されていることを特徴とする、請求項 12に記載の透過型スクリーン。

[14] 請求項 12に記載の透過型スクリーンと、

前記透過型スクリーンに対して斜めに映像光を入射させる光源とを備えたことを特 徴とする背面投射型表示装置。

[15] 請求項 1〜9のいずれか一項に記載のフレネルレンズシートと、

前記フレネルレンズシートの出光面側に配置された、光を拡散させるレンチキユラ 一レンズを有するレンチキュラーレンズシートとを備えたことを特徴とする透過型スクリ ーン。

[16] 前記透過型スクリーンの片面又は両面に、反射率を低下させる反射率低下層が形 成されていることを特徴とする、請求項 15に記載の透過型スクリーン。

[17] 請求項 15に記載の透過型スクリーンと、

前記透過型スクリーンに対して斜めに映像光を入射させる光源とを備えたことを特 徴とする背面投射型表示装置。