JP2007322735A - Transmission type screen - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、背面投写型画像表示装置で使用される透過型スクリーンに関する。 The present invention relates to a transmissive screen used in a rear projection type image display apparatus.
背面投写型画像表示装置には、一般に、映像光の入射側から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順で配置される透過型スクリーンが用いられる。 In a rear projection type image display device, generally, a transmissive screen is used in which a Fresnel lens sheet and a lenticular lens sheet are arranged in this order from the image light incident side.
フレネルレンズシートは、等間隔で同心円状の微細ピッチのレンズからなるフレネルレンズがシート状に形成されたものであり、映像光源からの投写光がレンチキュラーレンズシートに対し略垂直な方向に揃うように偏向する凸レンズの機能を有する。フレネルレンズシートにはシートの入射面側にレンズを備える場合、出射面側にレンズを備える場合、及び入射面側と出射面側の両方にレンズを備える場合がある。 The Fresnel lens sheet is a sheet of Fresnel lenses made of concentric and fine pitch lenses at equal intervals so that the projection light from the image light source is aligned in a direction substantially perpendicular to the lenticular lens sheet. It has the function of a convex lens that deflects. The Fresnel lens sheet may include a lens on the incident surface side of the sheet, a lens on the exit surface side, and a lens on both the entrance surface side and the exit surface side.
近年、背面投写型画像表示装置では、薄型化の要請により、透過型スクリーンに対して斜めに映像光を投写するようになっており、それに適するフレネルレンズシートとして、入射側で全反射を利用したフレネルレンズ（以下、全反射型フレネルレンズという）が提案されている（特許文献１）。 In recent years, a rear projection type image display apparatus has been designed to project image light obliquely with respect to a transmissive screen in response to a request for a reduction in thickness. As a suitable Fresnel lens sheet, total reflection is used on the incident side. A Fresnel lens (hereinafter referred to as a total reflection type Fresnel lens) has been proposed (Patent Document 1).
一方、レンチキュラーレンズシートとしては、シリンドリカルレンズを縦ストライプ状に列設した水平拡散レンチキュラーレンズを映像光の入射面に形成したものが使用される。この水平拡散レンチキュラーレンズにより、フレネルレンズシートで略平行光となった映像光は、レンチキュラーレンズシートの略出射面に集光され、観察者側に拡散されている。このレンチキュラーレンズシートの出射面において、映像光の非集光部には、外光コントラストを改善するために光吸収層パターン（所謂、ブラックストライプ）が設けられる。 On the other hand, as the lenticular lens sheet, a sheet in which a horizontal diffusion lenticular lens in which cylindrical lenses are arranged in a vertical stripe shape is formed on the incident surface of the image light is used. With this horizontal diffusion lenticular lens, the image light that has become substantially parallel light by the Fresnel lens sheet is condensed on the substantially emitting surface of the lenticular lens sheet and diffused to the viewer side. On the exit surface of the lenticular lens sheet, a light absorbing layer pattern (so-called black stripe) is provided in the non-condensing portion of the image light in order to improve the external light contrast.
レンチキュラーレンズシートのピッチは、従来のブラウン管を映像源とした背面投写型画像表示装置においては、０．７〜０．５ｍｍであり、厚みは１〜０．７ｍｍ程度であったが、近年の、液晶表示装置（ＬＣＤ）、マイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等のマイクロディスプレイを映像源とした背面投写型画像表示装置においては、より高精細の映像を得られるようにするため、レンチキュラーレンズのピッチは０．３〜０．１ｍｍ程度に小さくなっており、それに伴ってレンチキュラーレンズシートの厚みも０．３〜０．１ｍｍ程度に薄くなっている。 The pitch of the lenticular lens sheet is 0.7 to 0.5 mm and the thickness is about 1 to 0.7 mm in the rear projection image display device using a conventional cathode ray tube as the image source. In a rear projection image display apparatus using a micro display such as a liquid crystal display (LCD) or a micromirror device (DMD) as an image source, the pitch of the lenticular lens is 0 in order to obtain a higher definition image. The thickness of the lenticular lens sheet is also reduced to about 0.3 to 0.1 mm.
しかしながら、レンチキュラーレンズシートは、一般に合成樹脂で構成されているため、このように薄いシートに形成すると自立できない。そのため、レンチキュラーレンズシートは、透光性で剛直なシート（例えば、厚さ２ｍｍのアクリル樹脂シート）からなる前面板に貼り合せて使用されている。 However, since a lenticular lens sheet is generally made of a synthetic resin, it cannot be self-supporting when formed into such a thin sheet. Therefore, the lenticular lens sheet is used by being bonded to a front plate made of a translucent and rigid sheet (for example, an acrylic resin sheet having a thickness of 2 mm).
ところで、透過型スクリーンをプロジェクションテレビに組み立て、トラック等によって販売店にまで長距離輸送すると、スクリーン面に影状の欠陥点が発生する場合がある。これは、プロジェクションテレビ内で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対向して接触したまま繰り返し振動が与えられることにより、フレネルレンズシートの刃先とレンチキュラーレンズシートのレンズ面とが擦れて粉状物が生じ、それがスクリーンに付着し、スクリーン画面上に影を生じさせるためである。このような現象を本明細書では振動白粉または白粉と呼ぶ。 By the way, when a transmissive screen is assembled on a projection television and transported to a store by a truck or the like for a long distance, a shadow-like defect point may occur on the screen surface. This is because the Fresnel lens sheet and the lenticular lens sheet are repeatedly opposed to each other in contact with the projection TV, and the blade edge of the Fresnel lens sheet and the lens surface of the lenticular lens sheet rub against each other. This is because it adheres to the screen and causes a shadow on the screen screen. Such a phenomenon is referred to herein as vibrating white powder or white powder.
この振動白粉は、向かい合うフレネルレンズシートのレンズ面とレンチキュラーレンズシートとのレンズ面の頂部同士がぶつかることにより生じるから、従来、入射面にフレネルレンズを備え、出射面が平坦な全反射フレネルレンズシートの平坦面をレンチキュラーレンズシートのレンズ面に対向させると、白粉の問題は生じないと考えられていた。 This vibrating white powder is produced when the tops of the lens surfaces of the facing Fresnel lens sheet and the lenticular lens sheet collide with each other. Therefore, conventionally, a total reflection Fresnel lens sheet having a Fresnel lens on the incident surface and a flat exit surface. It was thought that the problem of white powder would not occur when the flat surface of the lens was opposed to the lens surface of the lenticular lens sheet.
しかしながら、実際には、フレネルレンズシートとして全反射型フレネルレンズを備えたものを使用し、その平坦面をレンチキュラーレンズシートのレンズ面に対向させても、白粉の問題は解消しなかった。 However, in practice, even when a Fresnel lens sheet provided with a total reflection type Fresnel lens was used and its flat surface was opposed to the lens surface of the lenticular lens sheet, the problem of white powder was not solved.
これに対し、本発明は、フレネルレンズを備えたレンズシートと水平拡散レンチキュラーレンズを備えたレンズシートとを重ね合わせた透過型スクリーンにおいて、レンズシートの対向面の擦れによる振動白粉の問題を解消することを目的とする。 On the other hand, the present invention eliminates the problem of vibrating white powder due to rubbing of the opposite surface of the lens sheet in a transmission screen in which a lens sheet having a Fresnel lens and a lens sheet having a horizontal diffusion lenticular lens are superimposed. For the purpose.
上記の目的を達成するため、本発明は、映像光の入射側にフレネルレンズを備え、出射側に垂直拡散レンチキュラーレンズを備えた第１のレンズシートと、入射側に水平拡散レンチキュラーレンズを備え、出射側に光吸収層パターンを備えた第２のレンズシートとが、第１のレンズシートの垂直拡散レンチキュラーレンズと第２のレンズシートの水平拡散レンチキュラーレンズとを対向させて重ね合わされている透過型スクリーンを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention includes a first lens sheet that includes a Fresnel lens on the incident side of image light, a vertical diffusion lenticular lens on the output side, and a horizontal diffusion lenticular lens on the incident side. A transmissive type in which a second lens sheet having a light absorption layer pattern on the emission side is overlapped with the vertical diffusion lenticular lens of the first lens sheet and the horizontal diffusion lenticular lens of the second lens sheet facing each other. Provide a screen.
本発明の透過型スクリーンによれば、フレネルレンズを備えた第１のレンズシートの出射面に垂直拡散レンチキュラーレンズが設けられており、この垂直拡散レンチキュラーレンズと、第２のレンズシートの水平拡散レンチキュラーレンズが対向するので、２つのレンズシートの対向面の摩擦を低減させることができる。したがって、第１のレンズシートと第２のレンズシートが、透過型スクリーンの静置状態で接しているか、又は透過型スクリーンの搬送時の振動により接する程度に近接して設けられている場合であっても、振動白粉が生じることを防止できる。 According to the transmission screen of the present invention, the vertical diffusion lenticular lens is provided on the exit surface of the first lens sheet provided with the Fresnel lens, and the horizontal diffusion lenticular of the second lens sheet. Since the lenses face each other, friction between the facing surfaces of the two lens sheets can be reduced. Therefore, this is a case where the first lens sheet and the second lens sheet are in contact with each other in a stationary state of the transmission type screen or close enough to come into contact with each other due to vibration during conveyance of the transmission type screen. However, the generation of vibrating white powder can be prevented.
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same numerals indicate the same or equivalent components.
図１は、本発明の透過型スクリーン１Ａの一実施例の概略斜視図である。この透過型スクリーン１Ａは、映像光の入射側に全反射型フレネルレンズ３を備え、出射側に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を備えた第１のレンズシート２と、入射側に水平拡散レンチキュラーレンズ６を備え、出射側に光吸収層パターン７を備えた第２のレンズシート５とを、第１のレンズシート２の垂直拡散レンチキュラーレンズ４と第２のレンズシート５の水平拡散レンチキュラーレンズ６とを対向させて重ね合わせ、枠体（図示せず）に取り付けたもので、背面投写型画像表示装置で映像光の投写に使用される。
FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of a
ここで、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５とが重ね合わさるとは、透過型スクリーン１Ａの静置状態において、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５の対向面が接しているか、透過型スクリーン１Ａの搬送時の振動により、対向面が容易に接する程度に近接している状態、例えば、対向面間の距離が５ｍｍ以下の状態にあることをいう。
Here, the
第１のレンズシート２の全反射型フレネルレンズ３としては、公知のものを設けることができる。この全反射型フレネルレンズ３のピッチは０．１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度が好ましく、レンズ高さは０．１ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度が好ましい。
As the total reflection type Fresnel
第１のレンズシート２において、全反射型フレネルレンズ３の背面に設ける垂直拡散レンチキュラーレンズ４は、画面水平方向を長手方向としたシリンドリカルレンズを、横ストライプ状に列設したものである。透過型スクリーン１Ａにおいて、このように全反射型フレネルレンズ３の背面に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を設けることにより、次のような利点を得ることができる。
In the
第１に、透過型スクリーン１Ａの取り扱い性が向上する。即ち、第１のレンズシート２において、全反射型フレネルレンズ３の背面に水平拡散レンチキュラーレンズを設けると、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５の対向面で、シリンドリカルレンズの長手方向の向きが共に画面垂直方向となり、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５とがレンズ長手方向以外の方向に滑りにくくなるので透過型スクリーン１Ａが取り扱い難くなる。これに対し、全反射型フレネルレンズ３の背面に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を設け、垂直拡散レンチキュラーレンズ４と水平拡散レンチキュラーレンズ６を対向させることにより、そのような滑りの問題を解消することができる。
First, the handleability of the
第２に、第１のレンズシート２において、全反射型フレネルレンズ３の背面に垂直拡散レンチキュラーレンズ４を設けることにより、第２のレンズシート５に入射する光に垂直方向に大きな拡散性を付与することができるので、第２のレンズシート５に入射した映像光の透過率を低減させることなく、画面のギラツキを低減することができる。画面のギラツキを低減するためには第２のレンズシート５に入射する光に拡散性を付与することが有効であるが、この場合に水平方向に大きな拡散性を付与すると、光吸収層パターン７で遮られる光が多くなるので映像光の透過率が低下する。
Second, in the
垂直拡散レンチキュラーレンズ４による好ましい拡散性は、より具体的には、図３（ａ）に示す垂直方向の拡散視野角範囲が、αv＝４．８〜１１．５°，βv＝５．３〜１２．６°，γv＝６．４〜１５．４°であり、水平方向の拡散視野角範囲がαh＝０〜２．５°，βh＝０〜２．７°，γh＝０〜３．５°である。ここで、αは、図３（ｂ）に示すように、輝度が１／２になる視野半値角、βは、輝度が１／３になる視野１／３値角、γは輝度が１／１０になる視野１／１０値角をいう。
More specifically, the preferable diffusibility by the vertical diffusion
垂直拡散レンチキュラーレンズにこのような拡散性を付与する具体的手法としては、そのレンズの形状を適宜設定する。 As a specific method for imparting such diffusibility to the vertical diffusion lenticular lens, the shape of the lens is appropriately set.
また、垂直拡散レンチキュラーレンズ４のピッチはギラツキを低減する点から、２００μｍ以下が好ましく、特に１５０μｍ以下が好ましい。
Further, the pitch of the vertical diffusion
第１のレンズシート２の厚さは、振動白粉防止のため、１．６ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、本発明の振動白粉防止効果を大きくすることができる。即ち、振動白粉は、透過型スクリーン１Ａの振動による第１のレンズシート２と第２のレンズシート５との擦れの他に、レンズシート２，５の変形による擦れによっても生じる。例えば、反り形状を円の一部と考えれば、板厚ｔ＝２ｍｍで円周差は全周で１２．６ｍｍ（＝２πｔ：円の径に無関係）となる。ここで、図４に示すように、第１のレンズシート２と第２のレンズシート５が１枚のスクリーン１の表裏の面であるとし、スクリーン１の縦寸法Ｌ1 が７００ｍｍ、スクリーン１の中央部が振動で奥行き方向（Ｌ2方向）に±１０ｍｍ動くとすれば、このスクリーンの反りはＲ＝６０００ｍｍ程度（＝円周３８０００ｍｍ）となる。したがって、このときのスクリーン面の円周差長さは±７００／３８０００×１２．６＝±０．２３ｍｍとなり、この値が振動による円周差の最大量となる。
The thickness of the
このように、厚みｔが大きいほど振動による円周差が大きくなり、擦れる長さが大きくなるので、白粉が発生しやすくなる。白粉の発生のしやすさは、厚みｔの他に、擦れ合うシート材料の粘弾性、剛性等によっても異なるが、従来は、フレネルレンズシート又はレンチキュラーレンズシートの厚みを１．６ｍｍ以上とすることにより、白粉の発生が顕著に増加していた。これに対し、本発明によれば、第１のレンズシート２の厚みを１．６ｍｍ以上としても白粉の問題が生せず、従来技術に対して顕著な効果を得ることができる。
Thus, the greater the thickness t, the greater the difference in circumference due to vibration and the longer the rubbing length, so white powder is more likely to occur. Ease of white powder generation varies depending on the viscoelasticity and rigidity of the sheet material that rubs in addition to the thickness t. Conventionally, the thickness of the Fresnel lens sheet or lenticular lens sheet is 1.6 mm or more. The occurrence of white powder was significantly increased. On the other hand, according to this invention, even if the thickness of the
図１には第１のレンズシートとして全反射型フレネルレンズ３を備えたものを示したが、本発明において、第１のレンズシート２のフレネルレンズは屈折型であっても全反射型であってもよく、またそれらを混在させた複合型であってもよい。ところで、全反射型フレネルレンズは屈折型フレネルレンズに比べ、シートの反り形状に対する光学特性の劣化が顕著である。そのため、全反射型フレネルレンズシートは剛直であること、すなわちシート厚が大きいことが好ましい。一方、上述のようにシート厚が大きいほど白粉が発生しやすくなる。このため、本発明は、特に全反射型あるいは複合型フレネルレンズにおいて効果を発揮する。
Although FIG. 1 shows a first lens sheet provided with a total reflection
一方、第２のレンズシート５は、ギラツキを抑制するために水平拡散レンチキュラーレンズ６のピッチを０．３ｍｍ以下、特に０．１５ｍｍ以下とすることが好ましい。
On the other hand, in the
また、第２のレンズシート５の出射面には、水平拡散レンチキュラーレンズ６の非集光部分に光吸収層パターン７を設け、これにより外光反射を防止する。
Moreover, the light
第２のレンズシート５の厚さは、第１のレンズシート２と同様に、変形による擦れを防止する点、及び自立性を持たせる点から、シート厚は１．６ｍｍ以上とすることが好ましい。このため、第２のレンズシート５は、図２に示す透過型スクリーン１Ｂのように、透光性で剛直な前面板８に貼り合せて用いることが好ましい。
As with the
第１のレンズシート２及び第２のレンズシート５の構成樹脂素材としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、スチレン樹脂、（メタ）アクリル・スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル樹脂、エポキシ樹脂、およびこれらの共重合材料等の光透過性樹脂をあげることができる。
Examples of the constituent resin material of the
本発明の透過型スクリーンにおいては、振動白粉の発生をより確実になくすため、必要に応じて、対向する垂直拡散レンチキュラーレンズ４と水平拡散レンチキュラーレンズ６の一方又は双方の表面に摩擦低減剤を塗布してもよい。摩擦低減剤としては、シリコーンオイル、フッ素系オイルが好ましい。摩擦低減剤は、過度に多く塗布すると、レンズの谷部に溜まり、迷光の原因となるので、０．３〜１０ｎｍ程度の塗布厚とすることが好ましい。
In the transmissive screen of the present invention, a friction reducing agent is applied to the surface of one or both of the opposing vertical diffusion
また、垂直拡散レンチキュラーレンズ４と水平拡散レンチキュラーレンズ６の一方又は双方の表面に、表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１ ２００１）０．２μｍ〜１０μｍの微細凹凸を形成してもよい。この場合、表面粗さＲａは、レンチキュラーレンズの頂部をレンチキュラーレンズの長手方向に計測した値をいう。このような微細凹凸の形成によっても、対向する面の摩擦を低減し、振動白粉の発生を低減することができる。
Further, fine irregularities having a surface roughness Ra (JIS B 0601 2001) of 0.2 μm to 10 μm may be formed on one or both surfaces of the vertical diffusion
（１）第１のレンズシートの作製
ウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂を用いて、片面に全反射型フレネルレンズ（フレネルピッチ：０．０６ｍｍ、フレネルレンズ高さ：最大０．０６ｍｍ）を有し、反対面に垂直拡散レンチキュラーレンズ（ピッチ：５０μｍ）を有する第１のレンズシートを作製した（全厚：２．０ｍｍ、短辺反り：０ｍｍ）。
(1) Production of first lens sheet Using urethane acrylate UV curable resin, it has total reflection type Fresnel lens (Fresnel pitch: 0.06mm, Fresnel lens height: maximum 0.06mm) on one side, opposite A first lens sheet having a vertical diffusion lenticular lens (pitch: 50 μm) on the surface was prepared (total thickness: 2.0 mm, short side warp: 0 mm).
また、比較のため、全反射型フレネルレンズの反対面を平坦に成型する以外は上述と同様にしてフレネルレンズシートを作製した（全厚：２．０ｍｍ、短辺反り：０ｍｍ）。 For comparison, a Fresnel lens sheet was produced in the same manner as described above except that the opposite surface of the total reflection type Fresnel lens was molded flat (total thickness: 2.0 mm, short side warp: 0 mm).
（２）第２のレンズシートの作製
メチルメタクリレート・スチレン樹脂（スチレン樹脂含量５５重量％）を用いて、片面に水平拡散レンチキュラーレンズ（ピッチ：１５０μｍ）を有し、反対面に光吸収パターンを有するレンズシートを作製した。なお、光吸収パターンは光反応性粘着材料を使用し、水平拡散レンチキュラーレンズ側から紫外線を照射後、黒色箔をパターン転写することにより形成した。このレンズシートを、メチルメタクリレート・スチレン樹脂（スチレン樹脂含量５５重量％）からなる厚さ１．８５ｍｍの前面板と貼り合わせ、第２のレンズシートを得た（全厚：２．０ｍｍ、短辺反り：２０ｍｍ（映像光源側に凸）、水平拡散レンチキュラーレンズの表面粗さＲａ＝０．０６μｍ）。
(2) Production of second lens sheet Using methyl methacrylate / styrene resin (styrene resin content 55% by weight), one side has a horizontal diffusion lenticular lens (pitch: 150 μm) and the other side has a light absorption pattern. A lens sheet was produced. The light absorption pattern was formed by using a photoreactive adhesive material, irradiating ultraviolet rays from the side of the horizontal diffusion lenticular lens, and then transferring the black foil pattern. This lens sheet was bonded to a 1.85 mm thick front plate made of methyl methacrylate / styrene resin (styrene resin content 55% by weight) to obtain a second lens sheet (total thickness: 2.0 mm, short side). Warpage: 20 mm (convex to the image light source side), surface roughness Ra = 0.06 μm of horizontal diffusion lenticular lens).
（３）透過型スクリーンの作製と振動試験
（１）の第１のレンズシートと（２）の第２のレンズシートとを、垂直拡散レンチキュラーレンズと水平拡散レンチキュラーレンズとが対向するように重ね合わせ、実施例の透過型スクリーンを作製した。また、第１のレンズシートに代えて、比較用のフレネルレンズシートと第２のレンズシートとを、平坦面と水平拡散レンチキュラーレンズとが対向するように重ね合わせて比較例の透過型スクリーンを作製した。
(3) Production of transmission screen and vibration test The first lens sheet of (1) and the second lens sheet of (2) are overlapped so that the vertical diffusion lenticular lens and the horizontal diffusion lenticular lens face each other. A transmissive screen of the example was produced. Further, instead of the first lens sheet, a comparative Fresnel lens sheet and a second lens sheet are overlapped so that the flat surface and the horizontal diffusion lenticular lens face each other, thereby producing a transmission screen of a comparative example. did.
実施例、比較例の各透過型スクリーンに対して、振動試験（Ｇｒｍｓ＝０．５１００、ＡＳＴＭ：Ｄ４７２８ ｔｒａｃｋ）を、温度−１０℃で６時間行い、プロジェクションテレビ（三星電子株式会社製ＳＶＰ−５０Ｌ２ＨＸ）に取り付け、全白画面表示状態で、スクリーンから１．５ｍ離れた正面から目視で輝度ムラを観察した。 A vibration test (Grms = 0.5100, ASTM: D4728 track) was performed at a temperature of −10 ° C. for 6 hours for each of the transmissive screens of Examples and Comparative Examples, and a projection television (SVP-50L2HX manufactured by Samsung Electronics Co., Ltd.). ) And the brightness unevenness was visually observed from the front surface 1.5 m away from the screen in a state of displaying an all white screen.
その結果、実施例の透過型スクリーンには振動白粉がなく、輝度ムラが観察されなかったが、比較例の透過型スクリーンには振動白粉があり、輝度ムラが観察された。 As a result, the transmission type screen of the example had no vibrating white powder and no luminance unevenness was observed, but the transmission type screen of the comparative example had a vibrating white powder and luminance unevenness was observed.
本発明の透過型スクリーンは、プロジェクションテレビ等の背面投写型画像表示装置で有用となる。 The transmission screen of the present invention is useful in a rear projection image display device such as a projection television.
１Ａ、１Ｂ 透過型スクリーン
２ 第１のレンズシート
３ 全反射型フレネルレンズ
４ 垂直拡散レンチキュラーレンズ
５ 第２のレンズシート
６ 水平拡散レンチキュラーレンズ
７ 光吸収層パターン
８ 前面板
1A, 1B
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