JP4141276B2 - フレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿度変化が生じる環境であっても投影映像にゆがみが発生しにくいフレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
背面投射型表示装置であるプロジェクショ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いる。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観察者側へ平行光または略平行光に屈折させるフレネルレンズ要素と、その平行光または略平行光を散乱させて広い範囲の観察者へ提供するレンチキュラーレンズ要素とで構成されている。このような背面投射型表示装置の光源としては、従来、三原色が別々の管から投射される３管方式のＣＲＴ光源が一般的であったが、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】
単管方式の光源８を用いた従来型の背面投射型表示装置５２においては、図１６に示すように、透過型スクリーン１０の中心に対して垂直または略垂直に映像光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の位置が光源８の方向に近づいても遠ざかっても投影映像に影響を与えることはなかった。
【０００４】
これに対して、図５に示すように、透過型スクリーン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５１が提案されている。こうした背面投射型表示装置５１に対しては、全反射タイプのフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートの使用が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−２０８０４１号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フレネルレンズシートを有する透過型スクリーン１０の中心に対して斜めに映像光５を入射させる薄型の背面投射型表示装置５１（図５を参照）において、例えば吸湿によりフレネルレンズシート１に伸びが生じ、その結果フレネルレンズシートにたわみが生じ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）に近づいたり遠ざかったりすることになる。そのため、図６に示すように、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。一方、フレネルレンズシート１の周辺部は枠部材により保持されているので、その周辺部においては、フレネルレンズの位置があまり変化せず、表示される映像の高さ方向の位置はほとんど変化しない。したがって、例えば吸湿によりフレネルレンズシートに伸びが生じる場合には、フレネルレンズシートにたわみが生じてそ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が、周辺部のフレネルレンズの位置はあまり変化しないので、透過型スクリーンに表示される映像にゆがみが生じる。例えば、水平な直線を透過型スクリーン上に表示した場合に、水平方向でその直線が曲がって見えることがある。
【０００７】
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、全反射タイプの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ることから、透過型スクリーンに表示される映像のゆがみの問題がより顕著になるものと予想される。しかしながら、従来においては、こうした問題に対して全く考慮されていなかったという実情がある。
【０００８】
また、上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版状の金型に成形樹脂を塗布・硬化させた後、その金型からフレネルレンズシートを離型することにより製造される。しかしながら、特に全反射フレネルレンズシートの製造においては、例えば図１２に示すような角度を有するフレネルレンズ要素と金型とが噛み合っているので、フレネルレンズシートの厚みが厚い場合には、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、上述したように、湿度変化が生じる環境中で投影映像のゆがみが発生し難いフレネルレンズシートの提供、という要請に加え、フレネルレンズシート製造時における金型からの離型作業の効率化を達成できるフレネルレンズシートの提供、という要請がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであって、その第１の目的は、湿度変化が生じる環境中においても、投影映像のゆがみが発生しにくいフレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、さらに加えて、フレネルレンズシート製造時における金型からの離型作業の効率化を達成できるフレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記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厚さと物性値（吸湿による伸び率）との関係を見出して本発明に到達した。
【００１１】
前記第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から入射する映像光の一部また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であって、フレネルレンズシートの水平方向の長さＬ１（ｍｍ）、フレネルレンズシートのフレネルレンズ要素以外の厚さＴ１（ｍｍ）、および吸湿時におけるフレネルレンズシートの伸び率の最大値Ａ１（％）とが、Ａ１≦０．６Ｔ１／Ｌ１、の関係を満たすことに特徴を有するものである。また、前記第１の目的を達成する本発明のフレネルレンズシートは、基材の入光側に、入射面と当該入射面から入射する映像光の一部また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配列されたフレネルレンズ要素部分を有するフレネルレンズシートであって、前記フレネルレンズ要素部分の厚さは前記基材の１／１０以下の厚さからなり、基材の水平方向の長さＬ２（ｍｍ）、基材の厚さＴ２（ｍｍ）、および吸湿時における基材の伸び率の最大値Ａ２（％）とが、Ａ２≦０．６Ｔ２／Ｌ２、の関係を満たすことに特徴を有するものである。
【００１２】
また、前記第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から入射する映像光の一部また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であって、フレネルレンズシートの水平方向の長さＬ（ｍｍ）、および吸湿時におけるフレネルレンズシートのたわみ量Ｗ（ｍｍ）とが、Ｗ／Ｌ≦３／２０００、の関係を満たすことに特徴を有するものである。また、前記第１の目的を達成する本発明のフレネルレンズシートは、基材の入光側に、入射面と当該入射面から入射する映像光の一部また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配列されたフレネルレンズ要素部分を有するフレネルレンズシートであって、前記フレネルレンズ要素部分の厚さは前記基材の１／１０以下の厚さからなり、基材の水平方向の長さＬ（ｍｍ）、および吸湿時における基材のたわみ量Ｗ（ｍｍ）とが、Ｗ／Ｌ≦３／２０００、の関係を満たすことに特徴を有するものである。
【００１３】
これらの発明によれば、前記の関係を満たすようにフレネルレンズシートを構成したので、湿度変化が生じる環境中においても投影映像のゆがみが発生しにくい。さらに、上記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厚さを設計したり、フレネルレンズシートの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できる。
【００１８】
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が、光を拡散させる拡散剤を含有していることに特徴を有する。また、本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートが、光を吸収するように着色されていることに特徴を有する。また、本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートが、光吸収層を有していることに特徴を有する。
【００１９】
これらの発明によれば、全反射フレネルレンズを有したフレネルレンズシートに発生し易い迷光を拡散また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、湿度変化が生じる環境中においても投影映像のゆがみの発生を抑制できる共に、二重像の発生も抑制できる。
【００２０】
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または両面に、反射率を低下させるコーティング層が形成されていることに特徴を有する。この発明によれば、映像のコントラストが、反射光により低下するのを抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の透過型スクリーンは、前記本発明の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が形成されていることに特徴を有するものである。この発明は、フレネルレンズ要素とレンチキュラーレンズ要素とが一体化した透過型スクリーンを提供するものである。
【００２２】
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または両面に、反射率を低下させるコーティング層が形成されていることに特徴を有する。この発明によれば、反射光による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】
また、本発明の背面投射型表示装置は、前記本発明のフレネルレンズシート、または前記本発明の透過型スクリーンを含むことに特徴を有するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明のフレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置について具体的に説明する。
【００２５】
（フレネルレンズシート）
本発明のフレネルレンズシート１は、図１に示すように、入射面３とその入射面３から入射する映像光５の一部また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が入光側に配列されたものである。より具体的には、図１に示すように、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１、または、図２に示すように、基材１１とその基材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１’に例示されるものである。
【００２６】
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または基材１１の水平方向の長さＬ（ｍｍ）、フレネルレンズシート１または基材１１の厚さＴ（ｍｍ）、および吸湿時におけるフレネルレンズシート１または基材１１の伸び率の最大値Ａ（％）とが、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、の関係を満たすことにある。なお、本願では必要に応じて、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Ｌ１、Ｔ１およびＡ１と表し、図２に示す態様の基材１１の各特性値をＬ２、Ｔ２およびＡ２と表す。
【００２７】
本発明のフレネルレンズシートは、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、の関係式を満たすので、湿度変化が生じた場合でも、フレネルレンズシートを透過した映像光７にゆがみを生じさせる程度の変形が、フレネルレンズシートに起こらない。その結果、フレネルレンズシート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および高品質化に寄与できる。一方、Ａ＞０．６Ｔ／Ｌ、となる場合には、湿度変化が生じた場合に、フレネルレンズシートを透過した映像光７にゆがみを生じさせる程度の変形が起こることがある。その結果、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ることがある。
【００２８】
ここで、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、とした理由について詳しく説明する。
【００２９】
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７６２ｍｍ×横１０１６ｍｍ）程度また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。本発明者は、映像のゆがみについて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をスクリーン上に映し出す場合において、スクリーンの水平方向の長さＬ（ｍｍ）と同じ長さの直線９を映し出した場合において、その直線９の曲がりＰが上下方向で千分の３Ｌ（＝３Ｌ／１０００）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。
【００３０】
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５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５の入射角度θは６０°〜６５°となる。本発明者は、こうした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ようとした場合、フレネルレンズシートがそのシートの厚さ方向にズレることが許容される長さＱは２千分の３Ｌ以内となることを見出した（図６を参照）。
【００３１】
次に、本発明者は、フレネルレンズシートがそのシートの厚さ方向にズレる現象が、背面投射型表示装置が設置された環境での湿度変化により起こることを考慮し、プラスチック製のフレネルレンズシートの吸湿による伸び率、より具体的にはフレネルレンズシートの表裏の伸び率の差について詳細に検討した。
【００３２】
一般的に、フレネルレンズシートは、透過型スクリーンにおいて最も光源側に配置されるので、フレネルレンズが形成されている入光面側は背面投射型表示装置内とはいえ外気に曝された環境におかれている。しかし、観察者側の出光面６においては、フレネルレンズシートの観察者側にレンチキュラーレンズシートや前面シート等が配置されるので、その出光面６は外気に直接曝された環境とはなっていない。そのため、外気の湿度変化が生じると、フレネルレンズシートの入光面側と出光面側とでは、吸湿量の差に基づき、その伸び率に差が生じる。その吸湿量の差は、直接外気に曝されない出光面側の伸び率に比べて、直接外気に曝される入光面側の伸び率を大きくするが、主に入光面側が湿気に曝されたとしても、入光面側から吸水された水分はシート中を拡散していくので、入光面側と出光面側の吸湿量の差がそのまま入光面側と出光面側の伸び率の差になることはない。本発明者は、こうした点について詳細に検討したところ、フレネルレンズシートに用いられる厚さ数ミリ程度（例えば、１〜１０ｍｍ程度）のプラスチック製シートの場合においては、吸湿量の差に基づく入光面側と出光面側の伸び率の差は、最大吸湿量（すなわち湿度１００％での吸湿量）における伸び率の１０％程度であることを見出した。
【００３３】
次に、本発明者は、こうした伸び率の差がフレネルレンズシートに生じたとき、フレネルレンズシートがどれだけたわむかについて詳細に検討した（図４を参照）。フレネルレンズシートの水平方向の長さをＬ（ｍｍ）、フレネルレンズシートの厚さをＴ（ｍｍ）、フレネルレンズシートの入光面側と出光面側の伸び率の差をβ（％）、フレネルレンズシートがそのシートの厚さ方向にズレるたわみ量をＷ（ｍｍ）、変形したフレネルレンズシートの形状を円状とすると、Ｗ＝Ｌ２β／８Ｔ、の関係となる。これは、円の半径の差と円周の長さの関係を表す幾何学的な関係式であり、フレネルレンズシートが完全にフリーな状態で自由に変形できる場合である。
【００３４】
これに対して、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の四辺が枠体で保持されているので、フレネルレンズシート自身が有する剛性により、フレネルレンズシートのたわみが低減する。このたわみ低減の程度について本発明者が詳細に検討したところ、厚さ数ミリ程度のプラスチック製のフレネルレンズシートにおいては、そのたわみ量Ｗは、５分の１程度に低減することが確認された。
【００３５】
以上のことから、本発明においては、吸湿時におけるフレネルレンズシート１（図１を参照）または基材１１（図２を参照）の伸び率の最大値をＡ（％）とすると、フレネルレンズシートの入光面側と出光面側で実際に生じる伸び率の差は１０分のＡとなる。この伸び率の差によって生じるたわみ量Ｗ（ｍｍ）は、フレネルレンズシートまたは基材の水平方向の長さをＬ（ｍｍ）とし、フレネルレンズシートまたは基材の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、Ｗ＝（Ｌ２／８Ｔ）×（Ａ／１０）×（１／５）＝Ｌ２Ａ／４００Ｔ、となる。上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、３Ｌ／２０００以内である（すなわち、Ｗ≦３Ｌ／２０００（Ｗ／Ｌ≦３／２０００）である）ので、Ｌ２Ａ／４００Ｔ≦３Ｌ／２０００、すなわち、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、となるのである。
【００３６】
なお、フレネルレンズシート１の水平方向の長さＬ１は、フレネルレンズシートの横幅で定義され、基材１１の水平方向の長さＬ２は、フレネルレンズシートを構成する基材の横幅で定義される。また、フレネルレンズシート１の厚さＴ１は、図１に示すように、フレネルレンズ要素以外の厚さで定義され、基材１１の厚さＴ２は、図２に示すように、基材そのものの厚さで定義される。上記関係式において、厚さＴを、フレネルレンズ要素以外の厚さまたは基材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はフレネルレンズ要素以外の部分に比べて１／１０またはそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシートの伸び等に影響を及ぼすことはほとんどないからである。吸湿時におけるフレネルレンズシート１の伸び率Ａ１は、吸湿していない状態での水平方向の長さをＬ１（ａ）、吸湿状態での水平方向の長さをＬ１（ｂ）とすると、Ａ１＝（Ｌ１（ｂ）−Ｌ１（ａ））／Ｌ１（ａ））で定義され、吸湿時における基材１１の伸び率Ａ２は、吸湿していない状態での水平方向の長さをＬ２（ａ）、吸湿状態での水平方向の長さをＬ２（ｂ）とすると、Ａ２＝（Ｌ２（ｂ）−Ｌ２（ａ））／Ｌ２（ａ））で定義される。そして、それらの最大値は最大吸湿時に与えられる。
【００３７】
（第１実施形態）
図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１の一例を示す断面図である。この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の一部また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が入光側に配列されている一体型のフレネルレンズシートであり、かつ、上述した関係式を満たすものである。
【００３８】
フレネルレンズシートを形成する透明樹脂としては、吸湿時の伸び率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。フレネルレンズシートは、フレネルレンズの逆形状を有する金型を用い、上記樹脂をプレス成形、射出成形またはキャスティング成形などにより成形して製造される。上述した透明樹脂としては、混ぜものがなく均一なものを用いることができるが、迷光をなくすための各種の手段を適用することが好ましい。
【００３９】
ここで、迷光について説明する。迷光２０とは、図７に示すように、入射面２３から入射した映像光５のうち全反射面２４に入射しない光のことである。この迷光２０は、フレネルレンズシートに対する映像光５の入射角度θが小さいときに発生するので、フレネルレンズシートの下端付近で発生し易い。フレネルレンズシートに入射した迷光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。このとき出光する光２５は、全反射面２４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。こうした出光位置の相違が、二重像の原因となる。
【００４０】
本発明のフレネルレンズシートにおいては、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い。
【００４１】
第１は、フレネルレンズシート内に拡散剤を含有させる手段が挙げられる。図８は、本発明のフレネルレンズシートが光を拡散させる拡散剤１５を含有している一例を示す断面構成図である。拡散剤１５としては、フレネルレンズシートを構成する樹脂の種類に応じ、その屈折率差を考慮して選定されるが、例えば、スチレン樹脂微粒子、シリコーン樹脂微粒子、アクリル樹脂微粒子、ＭＳ樹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、水酸化アルミニウム微粒子、炭酸カルシウム微粒子、シリカ（二酸化珪素）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又は２種以上が樹脂中に配合される。粒子形状については、真球形状、略球形状、不定形状等、各種のものを使用できる。このフレネルレンズシートにおいて、光路長の長い迷光２０はフレネルレンズシート内で屈折を繰り返して進むが、シート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。
【００４２】
第２は、フレネルレンズシートを着色して光を吸収させる手段が挙げられる。着色剤としては、黒色の染料、顔料、カーボンブラック等が挙げられ、着色方法としては、これらの着色剤と樹脂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。このフレネルレンズシートにおいて、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内で大幅に吸収されるので、二重像が目立たなくなる。
【００４３】
第３は、フレネルレンズシートに光吸収層を形成する手段が挙げられる。図９は、本発明のフレネルレンズシートが光吸収層１６を有している一例を示す断面図である。この光吸収層は、フレネルレンズシートの出光面側の表面から内部に向かって形成された溝形態を呈するものであり、出光面側から平面視したとき、例えば厚さ約１０μｍで深さ約１００μｍの細い溝が光の進行方向に対して平行かつ等間隔で配列され、その細い溝にワイピ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。このフレネルレンズシートにおいて、光路長の長い迷光２０は、光吸収層１６で吸収されるので、二重像が目立たなくなる。
【００４４】
第４は、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要素を形成する手段が挙げられる。図１０は、円弧状の垂直レンチキュラーレンズ１７をフレネルレンズシートの出光面に形成した例であり、図１１は、台形状の垂直レンチキュラーレンズ１８を出光面に形成した例である。円弧状の垂直レンチキュラーレンズ１７は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、台形状の垂直レンチキュラーレンズ１８は、迷光を台形の斜面１９で全反射させるので、迷光を目立たなくすることができる。なお、レンチキュラーレンズをフレネルレンズシートに形成する代わりに、レンチキュラーレンズシートを観察者側に配置した２枚構成の複合型透過型スクリーンを構成してもよい。
【００４５】
本発明のフレネルレンズシートにおいては、こう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。
【００４６】
本発明のフレネルレンズシートの何れか一方の表面、すなわち片面または両面に、反射率を低下させるコーティング層を形成してもよい。コーティング層は、低屈折率の材質で形成されることが好ましく、例えばフッ素系樹脂やシリコーン系樹脂が好ましく用いられる。また、コーティング法としては、ディッピング法、フローコート法などが挙げられる。コーティング層は、フレネルレンズシートの出光面側に好ましく設けられるが、両面に設けるとより効果的である。このフレネルレンズシートにおいて、コーティング層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。
【００４７】
なお、レンチキュラーレンズ要素を備えたフレネルレンズシートや、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、上記と同様のコーティング層を形成することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図２は、基材１１とその基材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１’の一例を示す断面図である。このフレネルレンズシートも、第１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の一部また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が入光側に配列されている複合型のフレネルレンズシートであり、かつ、上述した関係式を満たすものである。
【００４９】
基材１１を構成する透明樹脂としては、吸湿時の伸び率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。なお、フレネルレンズ要素部分２１は基材１１に比べてかなり薄く、吸湿時の伸び率にあまり影響しないので、一般的に用いられるアクリル系のＵＶ樹脂等を好ましく用いることができる。
【００５０】
このフレネルレンズシート１１は、図２に示すように、微小な全反射フレネルレンズ２を形成した部分１２と、シートの剛性を担う基材１１部分とから構成されている。このフレネルレンズシートは、基材上のフレネルレンズ要素部分をＵＶ硬化樹脂で形成できるので、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。
【００５１】
このような構成において、フレネルレンズシートのたわみの程度を決定するのは基材であるので、その基材の特性が上述した本発明の特徴的な関係式を満たせばよい。フレネルレンズ要素部分１２は、基材１１に比べて１／１０またはそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシートの伸び等に影響を及ぼすことはほとんどない。したがって、上述した関係式においては、基材の厚さＴ２、基材の長さＬ２、基材の伸び率Ａ２を適用すればよい。
【００５２】
なお、この第２実施形態の場合においても、第１実施形態の場合と同様に、拡散剤を含有させたり、出光側にレンチキュラーレンズやルーバー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。
【００５３】
（第３実施形態）
図１３（ａ）は、フレネルレンズ形成シート１３と、その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る補助シート１４とからなる複合形態のフレネルレンズシート４１の一例を示す断面図である。このフレネルレンズシート４１も、第１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の一部また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が入光側に配列されている複合型のフレネルレンズシート４１であり、かつ、フレネルレンズシート４１全体として上述した関係式を満たすものである。この第３実施形態のフレネルレンズシート４１は、そのフレネルレンズ形成シート１３が、第１実施形態で説明したように、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。
【００５４】
この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を構成する透明樹脂として、吸湿時の伸び率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。そして、フレネルレンズシート全体として上述した関係式を満たすように構成することにより、湿度変化が生じる環境中であっても、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。
【００５５】
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、上述した第２実施形態で説明したように、吸湿時の伸び率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樹脂等が用いられるが、補助シート１４と同様の吸湿時の伸び率の小さい樹脂で形成することもできる。
【００５６】
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、上記樹脂をプレス成形、射出成形またはキャスティング成形などにより成形し、その金型４２から離型することにより製造される。なお、上述した透明樹脂としては、混ぜものがなく均一なものを用いることができるが、迷光をなくすための上述した各種の手段を適用することが好ましい。
【００５７】
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やア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硬化樹脂を塗布して積層した後ＵＶ照射により貼り合わせてもよい。このときの接着剤層または粘着剤層等の厚さは約１０〜１００μｍであることが好ましい。
【００５８】
また、補助シートを、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にレンチキュラーレンズシートを貼り合わせて一体化させることにより、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。
【００５９】
フレネルレンズシートの厚さについては、上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が、通常２〜６ｍｍ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０．５〜２ｍｍであることが好ましく、１〜２ｍｍであることがより好ましい。また、補助シート１４の厚さについては、通常２〜４ｍｍであることが好ましい。
【００６０】
この第３実施形態の場合においても、第１実施形態の場合と同様に、拡散剤を含有させたり、出光側にレンチキュラーレンズやルーバー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。
【００６１】
以上のような第３実施形態のフレネルレンズシートによれば、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）が形成されている金型４２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の製造の効率化を達成できる。また、フレネルレンズシートの全体としては、上記の関係式を満たすので、湿度変化が生じる環境中で投影映像のゆがみが発生し難く、金型からの離型作業の効率化を達成できるフレネルレンズシートの提供が可能となる。
【００６２】
（第４実施形態）
図１３（ｂ）は、フレネルレンズ形成シート１３’と、その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る補助シート１４とからなる複合形態のフレネルレンズシート４１’の一例を示す断面図である。このフレネルレンズシート４１’も、第１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の一部また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が入光側に配列されている複合型のフレネルレンズシート４１’であり、かつ、フレネルレンズシート４１’全体として上述した関係式を満たすものである。
【００６３】
この第４実施形態のフレネルレンズシート４１’は、図１３（ｂ）に示すように、そのフレネルレンズ形成シート１３’が、シートの剛性を担う基材１１と、その基材１１上に形成された微小な全反射フレネルレンズ要素部分１２とからなる複合形態である点に特徴がある。
【００６４】
この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’の厚さが薄く、さらにその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の厚さはかなり薄く形成されている。そのため、補助シート１４を構成する透明樹脂として、吸湿時の伸び率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。そして、フレネルレンズシート４１’の全体として上述した関係式を満たすように構成することにより、湿度変化が生じる環境中であっても、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。
【００６５】
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、上述した第２実施形態で説明したように、吸湿時の伸び率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樹脂等が用いられるが、補助シート１４と同様の吸湿時の伸び率の小さい樹脂で形成することができる。なお、このフレネルレンズ形成シート１３’において、基材上の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により、レンズの形成を容易とすることができ、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’を構成する基材を１１を補助シート１４と同様の吸湿時の伸び率の小さい樹脂で形成し、フレネルレンズ要素部分１２をＵＶ樹脂で形成することもできる。
【００６６】
このフレネルレンズ形成シート１３’は、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樹脂をプレス成形、射出成形またはキャスティング成形などにより基材１１上に成形して製造される。上述した透明樹脂としては、混ぜものがなく均一なものを用いることができるが、迷光をなくすための上述した各種の手段を適用することが好ましい。
【００６７】
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、上述した第３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、上記第３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、および、補助シート１４の厚さについても、上記第３実施形態と同様に可能であり、同様の効果を奏する。
【００６８】
このような構成において、フレネルレンズシート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１３’を構成する基材１１、および補助シート１４であるので、その基材と補助シートとからなるフレネルレンズシート全体の特性が上述した本発明の特徴的な関係式を満たせばよい。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１／１０またはそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシート全体の伸び等に影響を及ぼすことはほとんどない。したがって、フレネルレンズ形成シート１３’を構成する基材と補助シートとを加えたものについて、上述した関係式の基材の厚さＴ２、基材の長さＬ２、基材の伸び率Ａ２を適用すればよい。
【００６９】
なお、この第４実施形態の場合においても、第１実施形態の場合と同様に、拡散剤を含有させたり、出光側にレンチキュラーレンズやルーバー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。
【００７０】
以上のような第４実施形態のフレネルレンズシートによれば、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）が形成されている金型４２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の製造の効率化を達成できる。また、フレネルレンズシートの全体としては、上記の関係式を満たすので、湿度変化が生じる環境中で投影映像のゆがみが発生し難く、金型からの離型作業の効率化を達成できるフレネルレンズシートの提供が可能となる。
【００７１】
（透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置）
本発明の透過型スクリーン３０は、本発明に係るフレネルレンズシート自体で透過型スクリーンを構成するもの、本発明の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とを有するもの（図１５を参照）、さらにそれらに前面シート等を加えたもの、等々を挙げることができる。何れにしても本発明の透過型スクリーンは、上述した関係式を満たすフレネルレンズシートを備えているものである。また、本発明の背面投射型表示装置は、上述した本発明のフレネルレンズシートまたは透過型スクリーンを備えるものである。
【００７２】
本発明の特徴を満たし、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、本発明のフレネルレンズシートには、従来公知の他の構成を付加してもよい。
【００７３】
【実施例】
以下、本発明の透過型スクリーンについて具体的な実施例に基づき説明する。
【００７４】
（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５０インチ（アスペクト比４：３、縦７６２ｍｍ×横１０６２ｍｍ）、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３２０ｍｍ、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２２０ｍｍ、画面中心での映像光の入射角６２°となるように構成した。
【００７５】
フレネルレンズシートは、アクリル−スチレン共重合体で形成し、厚さＴを６ｍｍ、レンズピッチを０．１１ｍｍとなるように形成した。この時の屈折率は１．５７であり、吸水による最大伸び率は０．３％であった。
【００７６】
これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００３≦０．６×６／１０１６（＝０．００３５４）、となった。
【００７７】
この実施例１の透過型スクリーンは、図１５に示すように、上記のフレネルレンズシート１の出光面側に、厚さ１ｍｍでピッチ０．１４ｍｍの垂直レンチキュラーレンズ３２を有し、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光吸収層３３を有するレンチキュラーレンズシート３１（ピークゲイン４、αＨ２５°、αＶ８°）を配置して構成した。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×輝度（ｃｄ／ｍ２）／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、本願においては、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、αＨは水平方向のピークゲインの半値角のことであり、αＶは垂直方向のピークゲインの半値角を表すものである。
【００７８】
こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られた。
【００７９】
（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６０インチ（アスペクト比４：３、縦９１４ｍｍ×横１２１９ｍｍ）、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３５０ｍｍ、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２９３ｍｍ、画面中心での映像光の入射角６５°となるように構成した。
【００８０】
フレネルレンズシートは、ポリカーボネートで形成し、厚さＴを３ｍｍ、レンズピッチを０．１１ｍｍとなるように形成した。この時の屈折率は１．５９であり、吸水による最大伸び率は０．１％であった。
【００８１】
これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００１≦０．６×３／１２１９（＝０．００１４８）、となった。
【００８２】
このフレネルレンズシートの出光面側に、厚さ１ｍｍでピッチ０．１４ｍｍの垂直レンチキュラーレンズを有し、光拡散剤を含み、かつ垂直レンチキュラーレンズに沿った部分にだけ光吸収層を有するレンチキュラーレンズシート（ピークゲイン４、αＨ２５°、αＶ８°）を配置して透過型スクリーンを構成した。
【００８３】
こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られた。
【００８４】
（実施例３）
実施例１と同じ投射系およびフレネルレンズシートを形成した。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形成したレンチキュラーレンズのピッチを０．１４ｍｍとし、一部全反射面を含むような垂直レンチキュラーレンズとし、内部に拡散剤を含有させ、拡散特性グラフの半値角（αＶ）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。ピークゲイン２、αＨ４０°、αＶ１０°の光学特性を有するスクリーンが得られた。このスクリーンは一枚構成であるので、取り扱いも容易で、環境変化の影響も受けにくく、良好な映像が得られた。
【００８５】
（実施例４）
実施例２と同じ投射系およびフレネルレンズシートを形成した。ただし、実施例４においては、厚さＴが３ｍｍのポリカーボネート基板の上にＵＶ硬化樹脂（屈折率１．５９）によりピッチ０．１１ｍｍのフレネルレンズを形成した。ＵＶ硬化樹脂の厚さを０．２ｍｍとした。この基板の吸水による最大伸び率は０．１％であった。
【００８６】
これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、実施例２と同様に、０．００１≦０．６×３／１２１９（＝０．００１４８）、となった。
【００８７】
このフレネルレンズシートの出光面側に、実施例２と同様に、厚さ１ｍｍでピッチ０．１４ｍｍの垂直レンチキュラーレンズを有し、光拡散剤を含み、かつ垂直レンチキュラーレンズに沿った部分にだけ光吸収層を有するレンチキュラーレンズシート（ピークゲイン４、αＨ２５°、αＶ８°）を配置して透過型スクリーンを構成した。
【００８８】
こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られた。
【００８９】
（実施例５）
実施例１と同じ投射系において、実施例１と同じ厚さ（６ｍｍ）のフレネルレンズシートを形成した。ただし、実施例５においては、図１３（ａ）に示すような、アクリル−スチレン共重合体で形成した厚さ２ｍｍのフレネルレンズ形成シート１３と、そのシートと同一材質であるアクリル−スチレン共重合体で形成した厚さ４ｍｍの補助シート１４とを透明なエポキシ系接着剤で貼り合わせたフレネルレンズシート４１を使用した。
【００９０】
このフレネルレンズシート４１の作製において、図１４に示すように、金型４２からのフレネルレンズ形成シート１３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１３と補助シート１４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にくく、平面性も低下しなかった。
【００９１】
なお、それ以外については実施例１と同様の構成とした。このときの屈折率は１．５７であり、吸水による最大伸び率は０．３％であった。これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００３≦０．６×６／１０１６（＝０．００３５４）、となった。また、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。こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られ。
【００９２】
（実施例６）
実施例２と同じ投射系において、実施例２と同じ厚さ（３ｍｍ）のフレネルレンズシートを形成した。ただし、実施例６においては、図１３（ａ）に示すような、ポリカーボネートで形成した厚さ１ｍｍのフレネルレンズ形成シート１３と、そのシートと同一材質であるポリカーボネートで形成した厚さ２ｍｍの補助シート１４とを透明なアクリル系粘着剤で貼り合わせたフレネルレンズシート４１を使用した。
【００９３】
このフレネルレンズシート４１の作製において、金型４２からのフレネルレンズ形成シート１３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１３と補助シート１４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にくく、平面性も低下しなかった。
【００９４】
なお、それ以外については実施例２と同様の構成とした。このときの屈折率は１．５９であり、吸水による最大伸び率は０．１％であった。これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００１≦０．６×３／１２１９（＝０．００１４８）、となった。また、実施例２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。こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られ。
【００９５】
（実施例７）
実施例５と同じ投射系において、実施例５と同じフレネルレンズ形成シートを形成し、実施例７の透過型スクリーンを構成した。ただし、実施例７においては、実施例５と同様に作製した厚さ２ｍｍのフレネルレンズ形成シート１３の出光面側に、厚さ４ｍｍのレンチキュラーレンズシートを透明なエポキシ系接着剤で貼り合わせ、図１０に示す態様の透過型スクリーンを形成した。このレンチキュラーレンズシートは、実施例５における補助シート１４の代わりとして貼り合わせたものであり、フレネルレンズ形成シート１３と同一材質であるアクリル−スチレン共重合体で形成したものである。なお、レンチキュラーレンズは、そのピッチを０．１４ｍｍとし、一部全反射面を含むような垂直レンチキュラーレンズとし、内部に拡散剤を含有させ、拡散特性グラフの半値角（αＶ）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ものを用いた。
【００９６】
この透過型スクリーンの作製においても、図１４に示すように、金型４２からのフレネルレンズ形成シート１３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１３とレンチキュラーレンズ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にくく、平面性も低下しなかった。
【００９７】
こうした構成により、ピークゲイン２、αＨ４０°、αＶ１０°の光学特性を有するスクリーンが得られた。このスクリーンは一枚構成であるので、取り扱いも容易で、環境変化の影響も受けにくく、良好な映像が得られた。なお、それ以外については実施例５と同様の構成とした。このときの屈折率は１．５７であり、吸水による最大伸び率は０．３％であった。これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００３≦０．６×６／１０１６（＝０．００３５４）、となった。
【００９８】
（実施例８）
実施例６と同じ投射系において、実施例６と同じフレネルレンズ形成シートを形成し、実施例８の透過型スクリーンを構成した。ただし、実施例８においては、厚さＴが１ｍｍのポリカーボネート基板の上に厚さ０．２ｍｍのＵＶ硬化樹脂（屈折率１．５９）によりピッチ０．１１ｍｍのフレネルレンズを形成したフレネルレンズ形成シート１３’を用いた。そして、そのフレネルレンズ形成シート１３’の出光面側に、厚さ２ｍｍのレンチキュラーレンズシートを透明なエポキシ系接着剤で貼り合わせ、図１０に示す態様の透過型スクリーンを形成した。このレンチキュラーレンズシートは、実施例５における補助シート１４の代わりとして貼り合わせたものであり、フレネルレンズ形成シート１３’と同一材質であるポリカーボネートで形成したものである。上述した基板の吸水による最大伸び率は０．１％であった。これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、実施例６と同様に、０．００１≦０．６×３／１２１９（＝０．００１４８）、となった。
【００９９】
この透過型スクリーンの作製においても、図１４に示すように、金型４２からのフレネルレンズ形成シート１３’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１３’とレンチキュラーレンズ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にくく、平面性も低下しなかった。なお、レンチキュラーレンズシートは、実施例６と同様の厚さ１ｍｍでピッチ０．１４ｍｍの垂直レンチキュラーレンズを有し、光拡散剤を含み、かつ垂直レンチキュラーレンズに沿った部分にだけ光吸収層を有するレンチキュラーレンズシート（ピークゲイン４、αＨ２５°、αＶ８°）を配置したものである。
【０１００】
こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られた。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフレネルレンズシートによれば、湿度変化が生じる環境中においても投影映像のゆがみが発生しにくい。さらに、上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厚さを設計したり、フレネルレンズシートの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できる。
【０１０２】
また、本発明のフレネルレンズシートによれば、フ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。その結果、上記効果に加えて、フレネルレンズシートの製造の効率化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】全反射フレネルレンズを備えた単一構造から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】基材とその基材上に形成されたフレネルレンズ要素部分とから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】水平な直線をスクリーン上に映し出したときに生じる曲がりを説明する概略図である。
【図４】フレネルレンズシートのたわみについて説明する概略図である。
【図５】単管方式の光源を用いた本発明に係る薄型の背面投射型表示装置の構成を示す概略図である。
【図６】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概略図である。
【図７】フレネルレンズシートにおける迷光を説明する光線追跡図である。
【図８】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一例を示す断面構成図である。
【図９】フレネルレンズシートが光吸収層を有している一例を示す断面図である。
【図１０】円弧状の垂直レンチキュラーレンズをフレネルレンズシートの出光面に形成した例である。
【図１１】台形状の垂直レンチキュラーレンズを出光面に形成した例である。
【図１２】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】本発明のフレネルレンズシートの他の例を示す断面図である。
【図１４】フレネルレンズ形成シートを金型から剥離する工程の説明図である。
【図１５】本発明の透過型スクリーンの一例を示す構成図である。
【図１６】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】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概略図である。
【符号の説明】
Ｌ フレネルレンズシートまたは基材の水平方向の長さ（ｍｍ）
Ｔ フレネルレンズシートまたは基材の厚さ（ｍｍ）
Ａ 吸湿時におけるフレネルレンズシートまたは基材の伸び率の最大値（％）
θ 入射角度
Ｐ 曲がり
Ｑ ズレの許容長さ
Ｗ たわみ量
β 伸び率の差
ａ、ｂ、ｃ フレネルレンズの構成角度
１、１’、２１、４１、４１’ フレネルレンズシート
２、２２ 単位全反射フレネルレンズ
３、２３ 入射面
４、２４ 全反射面
５ 入射する映像光
６ 出光面
７ 透過した映像光
８ 光源
９ 直線
１０、３０ 透過型スクリーン
１１ 基材
１２ フレネルレンズ要素部分
１３、１３’ フレネルレンズ形成シート
１４ 補助シート
１５ 拡散剤
１６、３３ 光吸収層
１７ 円弧状の垂直レンチキュラーレンズ
１８ 台形状の垂直レンチキュラーレンズ
１９ 台形の斜面
２０ 迷光
２５ 出光する光
３１ レンチキュラーレンズシート
３２ レンチキュラーレンズ
４２ 金型
５１、５２ 背面投射型表示装置
５３ ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿度変化が生じる環境であっても投影映像にゆがみが発生しにくいフレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
背面投射型表示装置であるプロジェクショ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いる。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観察者側へ平行光または略平行光に屈折させるフレネルレンズ要素と、その平行光または略平行光を散乱させて広い範囲の観察者へ提供するレンチキュラーレンズ要素とで構成されている。このような背面投射型表示装置の光源としては、従来、三原色が別々の管から投射される３管方式のＣＲＴ光源が一般的であったが、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】
単管方式の光源８を用いた従来型の背面投射型表示装置５２においては、図１６に示すように、透過型スクリーン１０の中心に対して垂直または略垂直に映像光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の位置が光源８の方向に近づいても遠ざかっても投影映像に影響を与えることはなかった。
【０００４】
これに対して、図５に示すように、透過型スクリーン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５１が提案されている。こうした背面投射型表示装置５１に対しては、全反射タイプのフレネルレンズが形成されたフレネルレンズシートの使用が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−２０８０４１号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フレネルレンズシートを有する透過型スクリーン１０の中心に対して斜めに映像光５を入射させる薄型の背面投射型表示装置５１（図５を参照）において、例えば吸湿によりフレネルレンズシート１に伸びが生じ、その結果フレネルレンズシートにたわみが生じ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）に近づいたり遠ざかったりすることになる。そのため、図６に示すように、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。一方、フレネルレンズシート１の周辺部は枠部材により保持されているので、その周辺部においては、フレネルレンズの位置があまり変化せず、表示される映像の高さ方向の位置はほとんど変化しない。したがって、例えば吸湿によりフレネルレンズシートに伸びが生じる場合には、フレネルレンズシートにたわみが生じてそ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が、周辺部のフレネルレンズの位置はあまり変化しないので、透過型スクリーンに表示される映像にゆがみが生じる。例えば、水平な直線を透過型スクリーン上に表示した場合に、水平方向でその直線が曲がって見えることがある。
【０００７】
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、全反射タイプの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ることから、透過型スクリーンに表示される映像のゆがみの問題がより顕著になるものと予想される。しかしながら、従来においては、こうした問題に対して全く考慮されていなかったという実情がある。
【０００８】
また、上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版状の金型に成形樹脂を塗布・硬化させた後、その金型からフレネルレンズシートを離型することにより製造される。しかしながら、特に全反射フレネルレンズシートの製造においては、例えば図１２に示すような角度を有するフレネルレンズ要素と金型とが噛み合っているので、フレネルレンズシートの厚みが厚い場合には、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、上述したように、湿度変化が生じる環境中で投影映像のゆがみが発生し難いフレネルレンズシートの提供、という要請に加え、フレネルレンズシート製造時における金型からの離型作業の効率化を達成できるフレネルレンズシートの提供、という要請がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであって、その第１の目的は、湿度変化が生じる環境中においても、投影映像のゆがみが発生しにくいフレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、さらに加えて、フレネルレンズシート製造時における金型からの離型作業の効率化を達成できるフレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記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厚さと物性値（吸湿による伸び率）との関係を見出して本発明に到達した。
【００１１】
前記第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から入射する映像光の一部また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であって、フレネルレンズシートの水平方向の長さＬ１（ｍｍ）、フレネルレンズシートのフレネルレンズ要素以外の厚さＴ１（ｍｍ）、および吸湿時におけるフレネルレンズシートの伸び率の最大値Ａ１（％）とが、Ａ１≦０．６Ｔ１／Ｌ１、の関係を満たすことに特徴を有するものである。また、前記第１の目的を達成する本発明のフレネルレンズシートは、基材の入光側に、入射面と当該入射面から入射する映像光の一部また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配列されたフレネルレンズ要素部分を有するフレネルレンズシートであって、前記フレネルレンズ要素部分の厚さは前記基材の１／１０以下の厚さからなり、基材の水平方向の長さＬ２（ｍｍ）、基材の厚さＴ２（ｍｍ）、および吸湿時における基材の伸び率の最大値Ａ２（％）とが、Ａ２≦０．６Ｔ２／Ｌ２、の関係を満たすことに特徴を有するものである。
【００１２】
また、前記第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から入射する映像光の一部また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であって、フレネルレンズシートの水平方向の長さＬ（ｍｍ）、および吸湿時におけるフレネルレンズシートのたわみ量Ｗ（ｍｍ）とが、Ｗ／Ｌ≦３／２０００、の関係を満たすことに特徴を有するものである。また、前記第１の目的を達成する本発明のフレネルレンズシートは、基材の入光側に、入射面と当該入射面から入射する映像光の一部また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配列されたフレネルレンズ要素部分を有するフレネルレンズシートであって、前記フレネルレンズ要素部分の厚さは前記基材の１／１０以下の厚さからなり、基材の水平方向の長さＬ（ｍｍ）、および吸湿時における基材のたわみ量Ｗ（ｍｍ）とが、Ｗ／Ｌ≦３／２０００、の関係を満たすことに特徴を有するものである。
【００１３】
これらの発明によれば、前記の関係を満たすようにフレネルレンズシートを構成したので、湿度変化が生じる環境中においても投影映像のゆがみが発生しにくい。さらに、上記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厚さを設計したり、フレネルレンズシートの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できる。
【００１８】
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が、光を拡散させる拡散剤を含有していることに特徴を有する。また、本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートが、光を吸収するように着色されていることに特徴を有する。また、本発明のフレネルレンズシートにおいて、フレネルレンズシートが、光吸収層を有していることに特徴を有する。
【００１９】
これらの発明によれば、全反射フレネルレンズを有したフレネルレンズシートに発生し易い迷光を拡散また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、湿度変化が生じる環境中においても投影映像のゆがみの発生を抑制できる共に、二重像の発生も抑制できる。
【００２０】
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または両面に、反射率を低下させるコーティング層が形成されていることに特徴を有する。この発明によれば、映像のコントラストが、反射光により低下するのを抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の透過型スクリーンは、前記本発明の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が形成されていることに特徴を有するものである。この発明は、フレネルレンズ要素とレンチキュラーレンズ要素とが一体化した透過型スクリーンを提供するものである。
【００２２】
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または両面に、反射率を低下させるコーティング層が形成されていることに特徴を有する。この発明によれば、反射光による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】
また、本発明の背面投射型表示装置は、前記本発明のフレネルレンズシート、または前記本発明の透過型スクリーンを含むことに特徴を有するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明のフレネルレンズシート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置について具体的に説明する。
【００２５】
（フレネルレンズシート）
本発明のフレネルレンズシート１は、図１に示すように、入射面３とその入射面３から入射する映像光５の一部また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が入光側に配列されたものである。より具体的には、図１に示すように、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１、または、図２に示すように、基材１１とその基材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１’に例示されるものである。
【００２６】
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または基材１１の水平方向の長さＬ（ｍｍ）、フレネルレンズシート１または基材１１の厚さＴ（ｍｍ）、および吸湿時におけるフレネルレンズシート１または基材１１の伸び率の最大値Ａ（％）とが、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、の関係を満たすことにある。なお、本願では必要に応じて、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Ｌ１、Ｔ１およびＡ１と表し、図２に示す態様の基材１１の各特性値をＬ２、Ｔ２およびＡ２と表す。
【００２７】
本発明のフレネルレンズシートは、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、の関係式を満たすので、湿度変化が生じた場合でも、フレネルレンズシートを透過した映像光７にゆがみを生じさせる程度の変形が、フレネルレンズシートに起こらない。その結果、フレネルレンズシート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および高品質化に寄与できる。一方、Ａ＞０．６Ｔ／Ｌ、となる場合には、湿度変化が生じた場合に、フレネルレンズシートを透過した映像光７にゆがみを生じさせる程度の変形が起こることがある。その結果、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ることがある。
【００２８】
ここで、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、とした理由について詳しく説明する。
【００２９】
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７６２ｍｍ×横１０１６ｍｍ）程度また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。本発明者は、映像のゆがみについて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をスクリーン上に映し出す場合において、スクリーンの水平方向の長さＬ（ｍｍ）と同じ長さの直線９を映し出した場合において、その直線９の曲がりＰが上下方向で千分の３Ｌ（＝３Ｌ／１０００）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。
【００３０】
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５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５の入射角度θは６０°〜６５°となる。本発明者は、こうした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ようとした場合、フレネルレンズシートがそのシートの厚さ方向にズレることが許容される長さＱは２千分の３Ｌ以内となることを見出した（図６を参照）。
【００３１】
次に、本発明者は、フレネルレンズシートがそのシートの厚さ方向にズレる現象が、背面投射型表示装置が設置された環境での湿度変化により起こることを考慮し、プラスチック製のフレネルレンズシートの吸湿による伸び率、より具体的にはフレネルレンズシートの表裏の伸び率の差について詳細に検討した。
【００３２】
一般的に、フレネルレンズシートは、透過型スクリーンにおいて最も光源側に配置されるので、フレネルレンズが形成されている入光面側は背面投射型表示装置内とはいえ外気に曝された環境におかれている。しかし、観察者側の出光面６においては、フレネルレンズシートの観察者側にレンチキュラーレンズシートや前面シート等が配置されるので、その出光面６は外気に直接曝された環境とはなっていない。そのため、外気の湿度変化が生じると、フレネルレンズシートの入光面側と出光面側とでは、吸湿量の差に基づき、その伸び率に差が生じる。その吸湿量の差は、直接外気に曝されない出光面側の伸び率に比べて、直接外気に曝される入光面側の伸び率を大きくするが、主に入光面側が湿気に曝されたとしても、入光面側から吸水された水分はシート中を拡散していくので、入光面側と出光面側の吸湿量の差がそのまま入光面側と出光面側の伸び率の差になることはない。本発明者は、こうした点について詳細に検討したところ、フレネルレンズシートに用いられる厚さ数ミリ程度（例えば、１〜１０ｍｍ程度）のプラスチック製シートの場合においては、吸湿量の差に基づく入光面側と出光面側の伸び率の差は、最大吸湿量（すなわち湿度１００％での吸湿量）における伸び率の１０％程度であることを見出した。
【００３３】
次に、本発明者は、こうした伸び率の差がフレネルレンズシートに生じたとき、フレネルレンズシートがどれだけたわむかについて詳細に検討した（図４を参照）。フレネルレンズシートの水平方向の長さをＬ（ｍｍ）、フレネルレンズシートの厚さをＴ（ｍｍ）、フレネルレンズシートの入光面側と出光面側の伸び率の差をβ（％）、フレネルレンズシートがそのシートの厚さ方向にズレるたわみ量をＷ（ｍｍ）、変形したフレネルレンズシートの形状を円状とすると、Ｗ＝Ｌ２β／８Ｔ、の関係となる。これは、円の半径の差と円周の長さの関係を表す幾何学的な関係式であり、フレネルレンズシートが完全にフリーな状態で自由に変形できる場合である。
【００３４】
これに対して、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の四辺が枠体で保持されているので、フレネルレンズシート自身が有する剛性により、フレネルレンズシートのたわみが低減する。このたわみ低減の程度について本発明者が詳細に検討したところ、厚さ数ミリ程度のプラスチック製のフレネルレンズシートにおいては、そのたわみ量Ｗは、５分の１程度に低減することが確認された。
【００３５】
以上のことから、本発明においては、吸湿時におけるフレネルレンズシート１（図１を参照）または基材１１（図２を参照）の伸び率の最大値をＡ（％）とすると、フレネルレンズシートの入光面側と出光面側で実際に生じる伸び率の差は１０分のＡとなる。この伸び率の差によって生じるたわみ量Ｗ（ｍｍ）は、フレネルレンズシートまたは基材の水平方向の長さをＬ（ｍｍ）とし、フレネルレンズシートまたは基材の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、Ｗ＝（Ｌ２／８Ｔ）×（Ａ／１０）×（１／５）＝Ｌ２Ａ／４００Ｔ、となる。上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、３Ｌ／２０００以内である（すなわち、Ｗ≦３Ｌ／２０００（Ｗ／Ｌ≦３／２０００）である）ので、Ｌ２Ａ／４００Ｔ≦３Ｌ／２０００、すなわち、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、となるのである。
【００３６】
なお、フレネルレンズシート１の水平方向の長さＬ１は、フレネルレンズシートの横幅で定義され、基材１１の水平方向の長さＬ２は、フレネルレンズシートを構成する基材の横幅で定義される。また、フレネルレンズシート１の厚さＴ１は、図１に示すように、フレネルレンズ要素以外の厚さで定義され、基材１１の厚さＴ２は、図２に示すように、基材そのものの厚さで定義される。上記関係式において、厚さＴを、フレネルレンズ要素以外の厚さまたは基材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はフレネルレンズ要素以外の部分に比べて１／１０またはそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシートの伸び等に影響を及ぼすことはほとんどないからである。吸湿時におけるフレネルレンズシート１の伸び率Ａ１は、吸湿していない状態での水平方向の長さをＬ１（ａ）、吸湿状態での水平方向の長さをＬ１（ｂ）とすると、Ａ１＝（Ｌ１（ｂ）−Ｌ１（ａ））／Ｌ１（ａ））で定義され、吸湿時における基材１１の伸び率Ａ２は、吸湿していない状態での水平方向の長さをＬ２（ａ）、吸湿状態での水平方向の長さをＬ２（ｂ）とすると、Ａ２＝（Ｌ２（ｂ）−Ｌ２（ａ））／Ｌ２（ａ））で定義される。そして、それらの最大値は最大吸湿時に与えられる。
【００３７】
（第１実施形態）
図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１の一例を示す断面図である。この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の一部また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が入光側に配列されている一体型のフレネルレンズシートであり、かつ、上述した関係式を満たすものである。
【００３８】
フレネルレンズシートを形成する透明樹脂としては、吸湿時の伸び率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。フレネルレンズシートは、フレネルレンズの逆形状を有する金型を用い、上記樹脂をプレス成形、射出成形またはキャスティング成形などにより成形して製造される。上述した透明樹脂としては、混ぜものがなく均一なものを用いることができるが、迷光をなくすための各種の手段を適用することが好ましい。
【００３９】
ここで、迷光について説明する。迷光２０とは、図７に示すように、入射面２３から入射した映像光５のうち全反射面２４に入射しない光のことである。この迷光２０は、フレネルレンズシートに対する映像光５の入射角度θが小さいときに発生するので、フレネルレンズシートの下端付近で発生し易い。フレネルレンズシートに入射した迷光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。このとき出光する光２５は、全反射面２４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。こうした出光位置の相違が、二重像の原因となる。
【００４０】
本発明のフレネルレンズシートにおいては、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い。
【００４１】
第１は、フレネルレンズシート内に拡散剤を含有させる手段が挙げられる。図８は、本発明のフレネルレンズシートが光を拡散させる拡散剤１５を含有している一例を示す断面構成図である。拡散剤１５としては、フレネルレンズシートを構成する樹脂の種類に応じ、その屈折率差を考慮して選定されるが、例えば、スチレン樹脂微粒子、シリコーン樹脂微粒子、アクリル樹脂微粒子、ＭＳ樹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、水酸化アルミニウム微粒子、炭酸カルシウム微粒子、シリカ（二酸化珪素）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又は２種以上が樹脂中に配合される。粒子形状については、真球形状、略球形状、不定形状等、各種のものを使用できる。このフレネルレンズシートにおいて、光路長の長い迷光２０はフレネルレンズシート内で屈折を繰り返して進むが、シート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。
【００４２】
第２は、フレネルレンズシートを着色して光を吸収させる手段が挙げられる。着色剤としては、黒色の染料、顔料、カーボンブラック等が挙げられ、着色方法としては、これらの着色剤と樹脂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。このフレネルレンズシートにおいて、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内で大幅に吸収されるので、二重像が目立たなくなる。
【００４３】
第３は、フレネルレンズシートに光吸収層を形成する手段が挙げられる。図９は、本発明のフレネルレンズシートが光吸収層１６を有している一例を示す断面図である。この光吸収層は、フレネルレンズシートの出光面側の表面から内部に向かって形成された溝形態を呈するものであり、出光面側から平面視したとき、例えば厚さ約１０μｍで深さ約１００μｍの細い溝が光の進行方向に対して平行かつ等間隔で配列され、その細い溝にワイピ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。このフレネルレンズシートにおいて、光路長の長い迷光２０は、光吸収層１６で吸収されるので、二重像が目立たなくなる。
【００４４】
第４は、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要素を形成する手段が挙げられる。図１０は、円弧状の垂直レンチキュラーレンズ１７をフレネルレンズシートの出光面に形成した例であり、図１１は、台形状の垂直レンチキュラーレンズ１８を出光面に形成した例である。円弧状の垂直レンチキュラーレンズ１７は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、台形状の垂直レンチキュラーレンズ１８は、迷光を台形の斜面１９で全反射させるので、迷光を目立たなくすることができる。なお、レンチキュラーレンズをフレネルレンズシートに形成する代わりに、レンチキュラーレンズシートを観察者側に配置した２枚構成の複合型透過型スクリーンを構成してもよい。
【００４５】
本発明のフレネルレンズシートにおいては、こう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。
【００４６】
本発明のフレネルレンズシートの何れか一方の表面、すなわち片面または両面に、反射率を低下させるコーティング層を形成してもよい。コーティング層は、低屈折率の材質で形成されることが好ましく、例えばフッ素系樹脂やシリコーン系樹脂が好ましく用いられる。また、コーティング法としては、ディッピング法、フローコート法などが挙げられる。コーティング層は、フレネルレンズシートの出光面側に好ましく設けられるが、両面に設けるとより効果的である。このフレネルレンズシートにおいて、コーティング層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。
【００４７】
なお、レンチキュラーレンズ要素を備えたフレネルレンズシートや、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、上記と同様のコーティング層を形成することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
図２は、基材１１とその基材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１’の一例を示す断面図である。このフレネルレンズシートも、第１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の一部また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が入光側に配列されている複合型のフレネルレンズシートであり、かつ、上述した関係式を満たすものである。
【００４９】
基材１１を構成する透明樹脂としては、吸湿時の伸び率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。なお、フレネルレンズ要素部分２１は基材１１に比べてかなり薄く、吸湿時の伸び率にあまり影響しないので、一般的に用いられるアクリル系のＵＶ樹脂等を好ましく用いることができる。
【００５０】
このフレネルレンズシート１１は、図２に示すように、微小な全反射フレネルレンズ２を形成した部分１２と、シートの剛性を担う基材１１部分とから構成されている。このフレネルレンズシートは、基材上のフレネルレンズ要素部分をＵＶ硬化樹脂で形成できるので、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。
【００５１】
このような構成において、フレネルレンズシートのたわみの程度を決定するのは基材であるので、その基材の特性が上述した本発明の特徴的な関係式を満たせばよい。フレネルレンズ要素部分１２は、基材１１に比べて１／１０またはそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシートの伸び等に影響を及ぼすことはほとんどない。したがって、上述した関係式においては、基材の厚さＴ２、基材の長さＬ２、基材の伸び率Ａ２を適用すればよい。
【００５２】
なお、この第２実施形態の場合においても、第１実施形態の場合と同様に、拡散剤を含有させたり、出光側にレンチキュラーレンズやルーバー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。
【００５３】
（第３実施形態）
図１３（ａ）は、フレネルレンズ形成シート１３と、その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る補助シート１４とからなる複合形態のフレネルレンズシート４１の一例を示す断面図である。このフレネルレンズシート４１も、第１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の一部また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が入光側に配列されている複合型のフレネルレンズシート４１であり、かつ、フレネルレンズシート４１全体として上述した関係式を満たすものである。この第３実施形態のフレネルレンズシート４１は、そのフレネルレンズ形成シート１３が、第１実施形態で説明したように、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。
【００５４】
この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を構成する透明樹脂として、吸湿時の伸び率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。そして、フレネルレンズシート全体として上述した関係式を満たすように構成することにより、湿度変化が生じる環境中であっても、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。
【００５５】
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、上述した第２実施形態で説明したように、吸湿時の伸び率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樹脂等が用いられるが、補助シート１４と同様の吸湿時の伸び率の小さい樹脂で形成することもできる。
【００５６】
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、上記樹脂をプレス成形、射出成形またはキャスティング成形などにより成形し、その金型４２から離型することにより製造される。なお、上述した透明樹脂としては、混ぜものがなく均一なものを用いることができるが、迷光をなくすための上述した各種の手段を適用することが好ましい。
【００５７】
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やア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硬化樹脂を塗布して積層した後ＵＶ照射により貼り合わせてもよい。このときの接着剤層または粘着剤層等の厚さは約１０〜１００μｍであることが好ましい。
【００５８】
また、補助シートを、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にレンチキュラーレンズシートを貼り合わせて一体化させることにより、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。
【００５９】
フレネルレンズシートの厚さについては、上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が、通常２〜６ｍｍ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０．５〜２ｍｍであることが好ましく、１〜２ｍｍであることがより好ましい。また、補助シート１４の厚さについては、通常２〜４ｍｍであることが好ましい。
【００６０】
この第３実施形態の場合においても、第１実施形態の場合と同様に、拡散剤を含有させたり、出光側にレンチキュラーレンズやルーバー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。
【００６１】
以上のような第３実施形態のフレネルレンズシートによれば、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）が形成されている金型４２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の製造の効率化を達成できる。また、フレネルレンズシートの全体としては、上記の関係式を満たすので、湿度変化が生じる環境中で投影映像のゆがみが発生し難く、金型からの離型作業の効率化を達成できるフレネルレンズシートの提供が可能となる。
【００６２】
（第４実施形態）
図１３（ｂ）は、フレネルレンズ形成シート１３’と、その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る補助シート１４とからなる複合形態のフレネルレンズシート４１’の一例を示す断面図である。このフレネルレンズシート４１’も、第１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の一部また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が入光側に配列されている複合型のフレネルレンズシート４１’であり、かつ、フレネルレンズシート４１’全体として上述した関係式を満たすものである。
【００６３】
この第４実施形態のフレネルレンズシート４１’は、図１３（ｂ）に示すように、そのフレネルレンズ形成シート１３’が、シートの剛性を担う基材１１と、その基材１１上に形成された微小な全反射フレネルレンズ要素部分１２とからなる複合形態である点に特徴がある。
【００６４】
この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’の厚さが薄く、さらにその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の厚さはかなり薄く形成されている。そのため、補助シート１４を構成する透明樹脂として、吸湿時の伸び率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。そして、フレネルレンズシート４１’の全体として上述した関係式を満たすように構成することにより、湿度変化が生じる環境中であっても、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。
【００６５】
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、上述した第２実施形態で説明したように、吸湿時の伸び率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樹脂等が用いられるが、補助シート１４と同様の吸湿時の伸び率の小さい樹脂で形成することができる。なお、このフレネルレンズ形成シート１３’において、基材上の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により、レンズの形成を容易とすることができ、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’を構成する基材を１１を補助シート１４と同様の吸湿時の伸び率の小さい樹脂で形成し、フレネルレンズ要素部分１２をＵＶ樹脂で形成することもできる。
【００６６】
このフレネルレンズ形成シート１３’は、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樹脂をプレス成形、射出成形またはキャスティング成形などにより基材１１上に成形して製造される。上述した透明樹脂としては、混ぜものがなく均一なものを用いることができるが、迷光をなくすための上述した各種の手段を適用することが好ましい。
【００６７】
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、上述した第３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、上記第３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、および、補助シート１４の厚さについても、上記第３実施形態と同様に可能であり、同様の効果を奏する。
【００６８】
このような構成において、フレネルレンズシート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１３’を構成する基材１１、および補助シート１４であるので、その基材と補助シートとからなるフレネルレンズシート全体の特性が上述した本発明の特徴的な関係式を満たせばよい。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１／１０またはそれ以下の厚さであるので、フレネルレンズシート全体の伸び等に影響を及ぼすことはほとんどない。したがって、フレネルレンズ形成シート１３’を構成する基材と補助シートとを加えたものについて、上述した関係式の基材の厚さＴ２、基材の長さＬ２、基材の伸び率Ａ２を適用すればよい。
【００６９】
なお、この第４実施形態の場合においても、第１実施形態の場合と同様に、拡散剤を含有させたり、出光側にレンチキュラーレンズやルーバー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。
【００７０】
以上のような第４実施形態のフレネルレンズシートによれば、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）が形成されている金型４２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の製造の効率化を達成できる。また、フレネルレンズシートの全体としては、上記の関係式を満たすので、湿度変化が生じる環境中で投影映像のゆがみが発生し難く、金型からの離型作業の効率化を達成できるフレネルレンズシートの提供が可能となる。
【００７１】
（透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置）
本発明の透過型スクリーン３０は、本発明に係るフレネルレンズシート自体で透過型スクリーンを構成するもの、本発明の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とを有するもの（図１５を参照）、さらにそれらに前面シート等を加えたもの、等々を挙げることができる。何れにしても本発明の透過型スクリーンは、上述した関係式を満たすフレネルレンズシートを備えているものである。また、本発明の背面投射型表示装置は、上述した本発明のフレネルレンズシートまたは透過型スクリーンを備えるものである。
【００７２】
本発明の特徴を満たし、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、本発明のフレネルレンズシートには、従来公知の他の構成を付加してもよい。
【００７３】
【実施例】
以下、本発明の透過型スクリーンについて具体的な実施例に基づき説明する。
【００７４】
（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５０インチ（アスペクト比４：３、縦７６２ｍｍ×横１０６２ｍｍ）、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３２０ｍｍ、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２２０ｍｍ、画面中心での映像光の入射角６２°となるように構成した。
【００７５】
フレネルレンズシートは、アクリル−スチレン共重合体で形成し、厚さＴを６ｍｍ、レンズピッチを０．１１ｍｍとなるように形成した。この時の屈折率は１．５７であり、吸水による最大伸び率は０．３％であった。
【００７６】
これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００３≦０．６×６／１０１６（＝０．００３５４）、となった。
【００７７】
この実施例１の透過型スクリーンは、図１５に示すように、上記のフレネルレンズシート１の出光面側に、厚さ１ｍｍでピッチ０．１４ｍｍの垂直レンチキュラーレンズ３２を有し、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光吸収層３３を有するレンチキュラーレンズシート３１（ピークゲイン４、αＨ２５°、αＶ８°）を配置して構成した。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×輝度（ｃｄ／ｍ２）／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、本願においては、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、αＨは水平方向のピークゲインの半値角のことであり、αＶは垂直方向のピークゲインの半値角を表すものである。
【００７８】
こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られた。
【００７９】
（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６０インチ（アスペクト比４：３、縦９１４ｍｍ×横１２１９ｍｍ）、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３５０ｍｍ、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２９３ｍｍ、画面中心での映像光の入射角６５°となるように構成した。
【００８０】
フレネルレンズシートは、ポリカーボネートで形成し、厚さＴを３ｍｍ、レンズピッチを０．１１ｍｍとなるように形成した。この時の屈折率は１．５９であり、吸水による最大伸び率は０．１％であった。
【００８１】
これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００１≦０．６×３／１２１９（＝０．００１４８）、となった。
【００８２】
このフレネルレンズシートの出光面側に、厚さ１ｍｍでピッチ０．１４ｍｍの垂直レンチキュラーレンズを有し、光拡散剤を含み、かつ垂直レンチキュラーレンズに沿った部分にだけ光吸収層を有するレンチキュラーレンズシート（ピークゲイン４、αＨ２５°、αＶ８°）を配置して透過型スクリーンを構成した。
【００８３】
こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られた。
【００８４】
（実施例３）
実施例１と同じ投射系およびフレネルレンズシートを形成した。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形成したレンチキュラーレンズのピッチを０．１４ｍｍとし、一部全反射面を含むような垂直レンチキュラーレンズとし、内部に拡散剤を含有させ、拡散特性グラフの半値角（αＶ）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。ピークゲイン２、αＨ４０°、αＶ１０°の光学特性を有するスクリーンが得られた。このスクリーンは一枚構成であるので、取り扱いも容易で、環境変化の影響も受けにくく、良好な映像が得られた。
【００８５】
（実施例４）
実施例２と同じ投射系およびフレネルレンズシートを形成した。ただし、実施例４においては、厚さＴが３ｍｍのポリカーボネート基板の上にＵＶ硬化樹脂（屈折率１．５９）によりピッチ０．１１ｍｍのフレネルレンズを形成した。ＵＶ硬化樹脂の厚さを０．２ｍｍとした。この基板の吸水による最大伸び率は０．１％であった。
【００８６】
これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、実施例２と同様に、０．００１≦０．６×３／１２１９（＝０．００１４８）、となった。
【００８７】
このフレネルレンズシートの出光面側に、実施例２と同様に、厚さ１ｍｍでピッチ０．１４ｍｍの垂直レンチキュラーレンズを有し、光拡散剤を含み、かつ垂直レンチキュラーレンズに沿った部分にだけ光吸収層を有するレンチキュラーレンズシート（ピークゲイン４、αＨ２５°、αＶ８°）を配置して透過型スクリーンを構成した。
【００８８】
こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られた。
【００８９】
（実施例５）
実施例１と同じ投射系において、実施例１と同じ厚さ（６ｍｍ）のフレネルレンズシートを形成した。ただし、実施例５においては、図１３（ａ）に示すような、アクリル−スチレン共重合体で形成した厚さ２ｍｍのフレネルレンズ形成シート１３と、そのシートと同一材質であるアクリル−スチレン共重合体で形成した厚さ４ｍｍの補助シート１４とを透明なエポキシ系接着剤で貼り合わせたフレネルレンズシート４１を使用した。
【００９０】
このフレネルレンズシート４１の作製において、図１４に示すように、金型４２からのフレネルレンズ形成シート１３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１３と補助シート１４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にくく、平面性も低下しなかった。
【００９１】
なお、それ以外については実施例１と同様の構成とした。このときの屈折率は１．５７であり、吸水による最大伸び率は０．３％であった。これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００３≦０．６×６／１０１６（＝０．００３５４）、となった。また、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。こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られ。
【００９２】
（実施例６）
実施例２と同じ投射系において、実施例２と同じ厚さ（３ｍｍ）のフレネルレンズシートを形成した。ただし、実施例６においては、図１３（ａ）に示すような、ポリカーボネートで形成した厚さ１ｍｍのフレネルレンズ形成シート１３と、そのシートと同一材質であるポリカーボネートで形成した厚さ２ｍｍの補助シート１４とを透明なアクリル系粘着剤で貼り合わせたフレネルレンズシート４１を使用した。
【００９３】
このフレネルレンズシート４１の作製において、金型４２からのフレネルレンズ形成シート１３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１３と補助シート１４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にくく、平面性も低下しなかった。
【００９４】
なお、それ以外については実施例２と同様の構成とした。このときの屈折率は１．５９であり、吸水による最大伸び率は０．１％であった。これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００１≦０．６×３／１２１９（＝０．００１４８）、となった。また、実施例２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。こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られ。
【００９５】
（実施例７）
実施例５と同じ投射系において、実施例５と同じフレネルレンズ形成シートを形成し、実施例７の透過型スクリーンを構成した。ただし、実施例７においては、実施例５と同様に作製した厚さ２ｍｍのフレネルレンズ形成シート１３の出光面側に、厚さ４ｍｍのレンチキュラーレンズシートを透明なエポキシ系接着剤で貼り合わせ、図１０に示す態様の透過型スクリーンを形成した。このレンチキュラーレンズシートは、実施例５における補助シート１４の代わりとして貼り合わせたものであり、フレネルレンズ形成シート１３と同一材質であるアクリル−スチレン共重合体で形成したものである。なお、レンチキュラーレンズは、そのピッチを０．１４ｍｍとし、一部全反射面を含むような垂直レンチキュラーレンズとし、内部に拡散剤を含有させ、拡散特性グラフの半値角（αＶ）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ものを用いた。
【００９６】
この透過型スクリーンの作製においても、図１４に示すように、金型４２からのフレネルレンズ形成シート１３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１３とレンチキュラーレンズ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にくく、平面性も低下しなかった。
【００９７】
こうした構成により、ピークゲイン２、αＨ４０°、αＶ１０°の光学特性を有するスクリーンが得られた。このスクリーンは一枚構成であるので、取り扱いも容易で、環境変化の影響も受けにくく、良好な映像が得られた。なお、それ以外については実施例５と同様の構成とした。このときの屈折率は１．５７であり、吸水による最大伸び率は０．３％であった。これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、０．００３≦０．６×６／１０１６（＝０．００３５４）、となった。
【００９８】
（実施例８）
実施例６と同じ投射系において、実施例６と同じフレネルレンズ形成シートを形成し、実施例８の透過型スクリーンを構成した。ただし、実施例８においては、厚さＴが１ｍｍのポリカーボネート基板の上に厚さ０．２ｍｍのＵＶ硬化樹脂（屈折率１．５９）によりピッチ０．１１ｍｍのフレネルレンズを形成したフレネルレンズ形成シート１３’を用いた。そして、そのフレネルレンズ形成シート１３’の出光面側に、厚さ２ｍｍのレンチキュラーレンズシートを透明なエポキシ系接着剤で貼り合わせ、図１０に示す態様の透過型スクリーンを形成した。このレンチキュラーレンズシートは、実施例５における補助シート１４の代わりとして貼り合わせたものであり、フレネルレンズ形成シート１３’と同一材質であるポリカーボネートで形成したものである。上述した基板の吸水による最大伸び率は０．１％であった。これらの値を、Ａ≦０．６Ｔ／Ｌ、に代入すると、実施例６と同様に、０．００１≦０．６×３／１２１９（＝０．００１４８）、となった。
【００９９】
この透過型スクリーンの作製においても、図１４に示すように、金型４２からのフレネルレンズ形成シート１３’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１３’とレンチキュラーレンズ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にくく、平面性も低下しなかった。なお、レンチキュラーレンズシートは、実施例６と同様の厚さ１ｍｍでピッチ０．１４ｍｍの垂直レンチキュラーレンズを有し、光拡散剤を含み、かつ垂直レンチキュラーレンズに沿った部分にだけ光吸収層を有するレンチキュラーレンズシート（ピークゲイン４、αＨ２５°、αＶ８°）を配置したものである。
【０１００】
こうして形成され透過型スクリーンは、環境が変化しても映像が変化せず、良好な映像が得られた。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフレネルレンズシートによれば、湿度変化が生じる環境中においても投影映像のゆがみが発生しにくい。さらに、上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厚さを設計したり、フレネルレンズシートの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できる。
【０１０２】
また、本発明のフレネルレンズシートによれば、フ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。その結果、上記効果に加えて、フレネルレンズシートの製造の効率化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】全反射フレネルレンズを備えた単一構造から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】基材とその基材上に形成されたフレネルレンズ要素部分とから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】水平な直線をスクリーン上に映し出したときに生じる曲がりを説明する概略図である。
【図４】フレネルレンズシートのたわみについて説明する概略図である。
【図５】単管方式の光源を用いた本発明に係る薄型の背面投射型表示装置の構成を示す概略図である。
【図６】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概略図である。
【図７】フレネルレンズシートにおける迷光を説明する光線追跡図である。
【図８】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一例を示す断面構成図である。
【図９】フレネルレンズシートが光吸収層を有している一例を示す断面図である。
【図１０】円弧状の垂直レンチキュラーレンズをフレネルレンズシートの出光面に形成した例である。
【図１１】台形状の垂直レンチキュラーレンズを出光面に形成した例である。
【図１２】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】本発明のフレネルレンズシートの他の例を示す断面図である。
【図１４】フレネルレンズ形成シートを金型から剥離する工程の説明図である。
【図１５】本発明の透過型スクリーンの一例を示す構成図である。
【図１６】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】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概略図である。
【符号の説明】
Ｌ フレネルレンズシートまたは基材の水平方向の長さ（ｍｍ）
Ｔ フレネルレンズシートまたは基材の厚さ（ｍｍ）
Ａ 吸湿時におけるフレネルレンズシートまたは基材の伸び率の最大値（％）
θ 入射角度
Ｐ 曲がり
Ｑ ズレの許容長さ
Ｗ たわみ量
β 伸び率の差
ａ、ｂ、ｃ フレネルレンズの構成角度
１、１’、２１、４１、４１’ フレネルレンズシート
２、２２ 単位全反射フレネルレンズ
３、２３ 入射面
４、２４ 全反射面
５ 入射する映像光
６ 出光面
７ 透過した映像光
８ 光源
９ 直線
１０、３０ 透過型スクリーン
１１ 基材
１２ フレネルレンズ要素部分
１３、１３’ フレネルレンズ形成シート
１４ 補助シート
１５ 拡散剤
１６、３３ 光吸収層
１７ 円弧状の垂直レンチキュラーレンズ
１８ 台形状の垂直レンチキュラーレンズ
１９ 台形の斜面
２０ 迷光
２５ 出光する光
３１ レンチキュラーレンズシート
３２ レンチキュラーレンズ
４２ 金型
５１、５２ 背面投射型表示装置
５３ ミラー
Claims (11)
- 入射面と当該入射面から入射する映像光の一部また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であって、
フレネルレンズシートの水平方向の長さＬ１（ｍｍ）、フレネルレンズシートのフレネルレンズ要素以外の厚さＴ１（ｍｍ）、および吸湿時におけるフレネルレンズシートの伸び率の最大値Ａ１（％）とが、Ａ１≦０．６Ｔ１／Ｌ１、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。 - 基材の入光側に、入射面と当該入射面から入射する映像光の一部また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配列されたフレネルレンズ要素部分を有するフレネルレンズシートであって、
前記フレネルレンズ要素部分の厚さは前記基材の１／１０以下の厚さからなり、
基材の水平方向の長さＬ２（ｍｍ）、基材の厚さＴ２（ｍｍ）、および吸湿時における基材の伸び率の最大値Ａ２（％）とが、Ａ２≦０．６Ｔ２／Ｌ２、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。 - 入射面と当該入射面から入射する映像光の一部また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であって、
フレネルレンズシートの水平方向の長さＬ（ｍｍ）、および吸湿時におけるフレネルレンズシートのたわみ量Ｗ（ｍｍ）とが、Ｗ／Ｌ≦３／２０００、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。 - 基材の入光側に、入射面と当該入射面から入射する映像光の一部また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配列されたフレネルレンズ要素部分を有するフレネルレンズシートであって、
前記フレネルレンズ要素部分の厚さは前記基材の１／１０以下の厚さからなり、
基材の水平方向の長さＬ（ｍｍ）、および吸湿時における基材のたわみ量Ｗ（ｍｍ）とが、Ｗ／Ｌ≦３／２０００、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。 - 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１〜４のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート。
- 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１〜５のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート。
- 前記フレネルレンズシートが、光吸収層を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート。
- 前記フレネルレンズシートの片面または両面に、反射率を低下させるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の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が形成されていることを特徴とする透過型スクリーン。
- 透過型スクリーンの片面または両面に、反射率を低下させるコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の透過型スクリーン。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート、または請求項９もしくは請求項１０に記載の透過型スクリーンを含むことを特徴とする背面投射型表示装置。
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