JP2007304399A - 背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能に優れ、ギラツキを十分に抑制することができる背面投射型スクリーンを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る背面投射型スクリーンは、光が入射する入射側に配設され、入射光を水平方向に拡散するレンチキュラーレンズシート１２と、当該レンチキュラーレンズシート１２から光が出射する出射側に配設され、回折効果によって入射光を垂直方向に拡散する回折拡散シート１３とを備えた背面投射型スクリーン１０であって、レンチキュラーレンズシート１２は、入射側に配置され、入射光を水平方向に拡散するレンズ１２２と、出射面側に配置される遮光パターン１２３とを有し、回折拡散シート１３は、垂直視野角α（１／２角）が７°以上２２°以下となるように入射光を拡散するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置に関する。

従来、背面投射型表示装置では、投射レンズを用いて、ブラウン管（ＣＲＴ；Cathode Ray Tube）や液晶パネル等からの光学像を背面投射型スクリーンの背面から拡大して投射し、これによって大画面の映像が表示される。この背面投射型スクリーンは、一般に、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有する。フレネルレンズシートは、光線を観察者の方向に集光する機能を有し、レンチキュラーレンズシートは、フレネルレンズシートからの光線を水平方向および垂直方向に拡散させる機能を有する。フレネルレンズシートは映像光を一定の角度の範囲内に入るように絞り込み、レンチキュラーレンズシートはフレネルレンズシートを透過した映像光を適度な角度の範囲に広げる。

従来の背面投射型スクリーンでは、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートに加えて、前面板が設けられることが多い。この前面板は、背面投射型スクリーンの前面を保護したり、レンズシートに埃が付着するのを防止したりする。前面板は、光拡散材を混入することによって、光拡散シートとして機能する。また、前面板とレンチキュラーレンズシートを接着して一体構成としたスクリーンもある。

このように前面板に混入された光拡散材に起因してギラツキ（シンチレーション）が発生しやすい。特に、ＭＤ型表示装置（ＭＤ−ＰＴＶ；Micro Display Projection Television）等のような小型の背面投射型表示装置では、光拡散材に起因したギラツキが顕著になる。このような小型の背面投射型表示装置におけるギラツキを抑制する技術の一例が特許文献１等に提案されているが、これらの技術によっても十分にギラツキを低減することが困難である。

他方、背面投射型表示装置では、光拡散性とともに光透過性が重要視されている。例えば、特許文献２〜４等には、光拡散性と光透過性を両立させるために、ヘーズに角度依存性がある光制御膜を利用したスクリーンが開示されている。このような特許文献２〜４に開示の光制御膜を用いたとしても、スクリーンとして要求される視野角特性や外光コントラスト等の光学性能を十分に得ることは困難である。
特開平８-３１３８６５号公報 特開平３−１２７０４２号公報 特開平４−０７７７２８号公報 特開２００５−３１６３５４号公報

このように、従来の背面投者型スクリーンでは、光学性能を十分に確保し、ギラツキを十分に抑制することが困難であるという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、光学性能に優れ、ギラツキを十分に抑制することができる背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る背面投射型スクリーンは、光が入射する入射側に配設され、入射光を水平方向に拡散するレンチキュラーレンズシートと、当該レンチキュラーレンズシートから光が出射する出射側に配設され、回折効果によって入射光を垂直方向に拡散する回折拡散シートとを備えた背面投射型スクリーンであって、前記レンチキュラーレンズシートは、入射側に配置され、入射光を水平方向に拡散するレンズ列と、出射面側に配置される遮光パターンとを有し、前記回折拡散シートは、垂直視野角α（１／２角）が７°以上２２°以下となるように入射光を拡散するものである。このような構成により、光学性能に優れ、ギラツキを十分に抑制することができる。

さらに、回折拡散シートは、垂直視野角β（１／３角）が前記垂直視野角α（１／２角）の１．２倍以上１．４倍以下である。これにより、輝度段差が目立つのを防止することができる。

好適には、前記垂直視野角β（１／３角）を、１０°以上２８°以下とすることができる。これにより、光学特性をより向上させることができる。

さらにまた、回折拡散シートは、垂直視野角γ（１／１０角）が前記垂直視野角α（１／２角）の２．０倍以上２．５倍以下である。これにより、輝度段差が目立つのを防止することができる。

好適には、前記垂直視野角γ（１／１０角）を、１７°以上４０°以下とすることができる。これにより、輝度段差が目立つのを防止することができる。

また、本発明に係る背面投射型スクリーンは、投射光を一定の角度の範囲内に絞り込むフレネルレンズシートを備えるものである。

本発明に係る背面投射型表示装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載のレンチキュラーレンズシート及び回折拡散シートを備えたものである。このような構成により、光学性能に優れ、ギラツキを十分に抑制することができる。

本発明によれば、光学性能に優れ、ギラツキを十分に抑制することができる背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置を提供することができる。

本発明に係る背面投射型スクリーンは、回折シートを用いて光を拡散させるものであり、このスクリーンに、ＣＲＴあるいは液晶パネル等、投射レンズが組合せられることによって背面投射型表示装置を構成する。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照して説明する。
発明の実施の形態１．
まず、図１〜３を用いて、本発明に係る背面投射型スクリーンについて説明する。図１は、本発明に係る背面投射型スクリーンの一構成例を示す斜視模式図である。図２は、本発明に係る背面投射型スクリーンの一構成例を示す断面模式図である。

図１に示すように、背面投射型スクリーン１０は、フレネルレンズシート１１、レンチキュラーレンズシート１２、回折拡散シート１３を備える。映像光の投射側から映像光の出射側に向かって、フレネルレンズシート１１、レンチキュラーレンズシート１２、回折拡散シート１３が順次配置されている。換言すれば、これら各部材は、背面投射型スクリーン１０の背面から前面に向かって順に配設されている。

フレネルレンズシート１１は、例えばシート状の形状を有し、プラスチックから構成されている。フレネルレンズ１１２は、先端が鋭利な鋸歯形状を有し、フレネルレンズシート１１の基材１１１の片面に配設されている。また、フレネルレンズ１１２は、映像光の出射側に向かって凹凸している。

レンチキュラーレンズシート１２は、スクリーンの水平方向の視野角（水平視野角）を形成するためのシートである。レンチキュラーレンズシート１２は、例えばシート状の形状を有し、プラスチックから構成されている。レンチキュラーレンズ１２２は、断面Ｃ字状の凸形状を有し、レンチキュラーレンズシート１２の基材１２１の片面に配設されている。また、レンチキュラーレンズ１２２は、映像光の投射側に向かって凹凸している。従って、レンチキュラーレンズシート１２のレンチキュラーレンズ１２２は、フレネルレンズシート１１のフレネルレンズ１１２に対向している。換言すれば、両レンズシート１１，１２は、各レンズ１１２，１２２が対向した状態で重ね合わせられている。

光を遮断する遮光パターン１２３は、レンチキュラーレンズ１２２のレンズ面と反対側の平坦面に並設され、映像光が通過しない非集光領域に形成されている。また、レンチキュラーレンズシート１２は、アクリル系、スチレン系樹脂等を用いて押出し成形によって形成されたもの、ＰＥＴフィルム等の基材シートに紫外線硬化樹脂等でレンズ１２２を成形したものとすることができる。レンチキュラーレンズシート１２の前面にＡＲ、ＡＳ、ＡＧ等の各種の機能層を形成してもよい。

回折拡散シート１３は光の回折効果によって光を拡散する回折シートである。詳細には、回折拡散シート１３は、レンチキュラーレンズシート１２が水平方向の拡散特性を構成するのに対して、垂直方向の視野角（垂直拡散性）を形成するためのシートである。具体的には、回折拡散シート１３の垂直視野角α（１／２角）は７°〜２２°であるのが好ましい。この垂直視野角α（１／２角）が７°より小さい場合には上下方向の視野角が過度に狭くなるために上下端が暗くなり、垂直視野角α（１／２角）が２２°より大きい場合には正面方向の明るさが不足する。
垂直視野角β（１／３角）、垂直視野角γ（１／１０角）は、ホットバンドや輝度段差が目立たないように、垂直視野角α（１／２角）に対して特定の範囲内にあることが好ましい。好適には、β＝α×（１．２〜１．４）、γ＝α×（２．０〜２．５）であるが、垂直視野角α（１／２角）と同様の観点から、垂直視野角β（１／３角）は１０°〜２８°、垂直視野角γ（１／１０角）は１７°〜４０°とするのがより好ましい。

詳細には、回折拡散シート１３は、図２に示すように、表面凹凸１３０を有し、この表面凹凸１３０によって回折効果を発生させる。表面凹凸１３０は、回折拡散シート１３に入射した光が出射する側の表面に配置されているが、表面凹凸１３０を入射側の表面に配置してもよい。表面凹凸１３０は、水平方向に延在したストライプ状の形状にすることができるが、各凹凸のピッチは適宜設計される。さらに、表面凹凸１３０は、垂直方向と水平方向に延在した格子状にしてもよく、この場合には、回折拡散シート１３は、垂直方向だけでなく、レンチキュラーレンズシート１２とともに水平方向の垂直拡散特性に寄与する。また、表面凹凸１３０は、スクリーンの水平方向および垂直方向に対して傾斜した形状としてもよい。

このような回折拡散シート１３０は、例えば、次のように形成することができる。図３に、回折拡散シート１３の製造工程の一例が示されている。なお、図３では、この製造工程が分かりやすいように、図２に示された表面凹凸１３０の一部を形成する工程が示されている。
図３（ａ）に示すように、基板３１上にレジスト層３２を形成する。この形成方法としては、例えば、スピンコート方式、ディッピング方式、ロール方式、ドライフィルムレジストの貼り合わせ等がある。レジスト層３２として用いられるレジストは、ポジ型レジスト、ネガ型レジストのいずれもでもよい。

図３（ｂ）に示すように、レンジスト層３２上に、エマルジョンマスク、クロムマスク等のマスク３３を形成する。このとき、後の工程で形成される第２レジスト層３４とレジスト層３２との位置合わせを行うために、マスク３３の位置合わせが行われる。マスク３３の位置合わせの後、紫外線やレーザ光線等の光を照射し、マスク３３を用いてレジスト層３２を露光する。図３（ｃ）に示すように、露光に用いたマスク３３に対応する所定の現像液を用いて現像することによって、レジストパターン３４が形成される。

図３（ｄ）に示すように、得られたレジストパターン３４に沿って、金、銀、白金、銅、アルミニウム等を用いて導電性膜３５を形成する。導電性膜３５の形成方法は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等がある。図３（ｅ）に示すように、導電性膜３５を形成したレジストパターン３４の表面に沿って、ニッケル、ニッケル−コバルト合金、銅、金等の金属をメッキにより堆積させ、金属構造体３６を形成する。メッキ方法としては、例えば電解メッキ、無電解メッキ等がある。

図３（ｆ）に示すように、金属構造体３６を型として、回折拡散シート１３の表面凹凸１３０を形成する。この形成方法として、例えば射出成形、プレス成形、モノマーキャスト成形、溶剤キャスト成形、押出成形によるロール転写法等がある。特に、生産性、型転写性の観点から、射出成形が好ましい。また、所定の寸法を選択した金属構造体３６を型として射出成形で表面凹凸１３０を形成する場合には、金属構造体３６の形状を高い転写率で表面凹凸１３０に再現することができる。転写率を確認する方法としては、光学顕微鏡、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）等を用いる方法がある。

以上のように、本発明に係る背面投射型スクリーン１０では、レンチキュラーレンズシート１２を用いて水平方向に光を拡散させることによって、比較的広い水平視野角を形成する。これに対して、回折拡散シート１３を用いて垂直方向に光を拡散させることによって、比較的狭い垂直視野角を形成する。これらのシート１２，１３とを組合せることによって、水平拡散性と垂直拡散性のバランスに優れていた背面投射型スクリーン１０を実現することができる。特に、垂直方向の光拡散に、光拡散材が混入された前面板が用いられることなく、回折効果を有する回折拡散シート１３が用いられている。それ故、光拡散材に起因したギラツキを抑制することができ、映像のボケを低減することができる。

さらに、レンチキュラーレンズシート１２に遮光パターン１２３が配設されているので、コントラスト性能を向上させることができる。この効果は、遮光パターン１２３が迷光を遮蔽したり、外光の反射を抑制したりすることなどによって奏されている。特に、本発明の組み合わせであると、回折拡散シート１３が回折によって光を拡散させるので、そこでの後方散乱が抑制されており、遮光パターン１２３に対して観察側に回折拡散シート１３が配置されたとしても白っぽく視認されることがない。それ故、本発明に係る背面投射型スクリーン１０では、コントラスト性能の向上が顕著なものとなる。

発明の実施の形態２．
実施形態１では、回折拡散シート１３が表面凹凸１３０によって回折効果を実現した場合について説明したが、これに限らず、回折拡散シート１３は回折効果を有するシートであればよい。回折拡散シート１３の他の一例として、屈折率が異なった層を多層に積層することによって構成することも可能である。具体的には、屈折率が異なった層を積層してシート基材を形成する。このシート基材に、表面凹凸を形成すると、窪んだ部分を通過する光の光路長と突出した部分の頂部や側部を通過する光の光路長とが異なる。これにより、シート基材は回折効果を有し、回折拡散シート１３を形成することができる。また、このような屈折率が異なった複数の層を利用した回折拡散シート１３は、例えば特許文献４等に開示された方法によって形成することができる。

なお、本実施形態では、回折拡散シート１３に光拡散材が混入されていない場合について説明したが、これに限らず、ギラツキが許容できる範囲内で光拡散材を混入してもよい。またなお、本実施形態では、光の入射側にレンズ１２２が設けられたレンチキュラーレンズシート１２を用いて説明したが、入射側のみならず、出射側に遮光パターン１２３が形成されたレンチキュラーレンズシートであればよく、出射側の遮光パターン１２３の間に他のレンズを設けてもよい。

本発明に係る背面投射型スクリーンの一構成例を示す斜視模式図である。 本発明に係る背面投射型スクリーンの一構成例を示す断面模式図である。 本発明に係る回折拡散シートの製造工程の一例を示す断面模式図である。

符号の説明

１…背面投射型スクリーン
１１…フレネルレンズシート、１１１…基材、１１２…フレネルレンズ
１２…レンチキュラーレンズシート、１２１…基材、１２２…レンチキュラーレンズ、
１２３…遮光パターン
１３…回折拡散シート、１３０…表面凹凸
３１…基板、３２…レジスト層、３３…マスク、３４…レジストパターン、
３５…導電性膜、３６…金属構造体

Claims (7)

1. 光が入射する入射側に配設され、入射光を水平方向に拡散するレンチキュラーレンズシートと、
   当該レンチキュラーレンズシートから光が出射する出射側に配設され、回折効果によって入射光を垂直方向に拡散する回折拡散シートとを備えた背面投射型スクリーンであって、
   前記レンチキュラーレンズシートは、
   入射側に配置され、入射光を水平方向に拡散するレンズ列と、
   出射面側に配置される遮光パターンとを有し、
   前記回折拡散シートは、垂直視野角α（１／２角）が７°以上２２°以下となるように入射光を拡散する背面投射型スクリーン。
2. 回折拡散シートは、垂直視野角β（１／３角）が前記垂直視野角α（１／２角）の１．２倍以上１．４倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の背面投射型スクリーン。
3. 前記垂直視野角β（１／３角）は、１０°以上２８°以下であることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型スクリーン。
4. 回折拡散シートは、垂直視野角γ（１／１０角）が前記垂直視野角α（１／２角）の２．０倍以上２．５倍以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の背面投射型スクリーン。
5. 前記垂直視野角γ（１／１０角）は、１７°以上４０°以下であることを特徴とする請求項４に記載の背面投射型スクリーン。
6. 投射光を一定の角度の範囲内に絞り込むフレネルレンズシートを、さらに備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の背面投射型スクリーン。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載のレンチキュラーレンズシート及び回折拡散シートを備えた背面投射型表示装置。

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