JP4189813B2 - 透過型スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、背面投射型プロジェクターに用いられる透過型スクリーンに関するものである。

背面投射型表示装置の透過型スクリーンとして多数の微小球状レンズを透明基材上に樹脂を介して固定したものが知られている。
例えば、特許文献１に開示されているものがある。
特許文献１には、透明基材と、この透明基材の入射光側に形成された透明層及び着色層からなる着色ホットメルト接着剤層に固着された一層からなる多数の微小球状透明ビーズと、で構成することにより、モアレ干渉縞の発生が改善でき、コントラストが高く、解像度が良好で品質の高い画像が得られる背面投射型プロジェクターに用いられる平面型レンズが開示されている。

特開平９−３１８８０１号公報（第６頁、第１図）

しかしながら、この平面型レンズを作製する際には、微小球状レンズを着色ホットメルト接着剤層に均一に高密度に固着することが難しく、微小球状レンズが存在しない部分に入射した光は、着色ホットメルト接着剤層に吸収されるため、光透過率が減少するので、明るい画像が得られなかった。
また、図６に示すように、透過型スクリーン９への入射光は、微小球状レンズ１３から放出されるが、その明るさは、着色層１２表面からの微小球状レンズ１３の突出量Ｌによって決まる。この突出量Ｌは、微小球状レンズ１３を埋め込む際の透明層１１や着色層１２の膜厚、温度や押し込み圧力に依存するが、そのバラツキを透明層１１全体に亘って均一に制御することが難しかった。このバラツキは、輝度分布のバラツキを生じて画像の明るさムラを生じるといった問題を生じていた。

更に、透過型スクリーン９の明るさは、入射光が微小球状レンズ１３への入射する際、微小球状レンズ１３の開口面積によっても決まり、開口面積を最大にするために、微小球状レンズ１３の入射側は、着色層１２に埋もれないように着色層１２面から微小球状レンズ１３の半分が突き出ている。この微小球状レンズ１３は、その半球面のみが透明層１１や着色層１２によって固定されているため、振動、温度や湿度によっては、透明層１１や着色層１２の寸法が変化することにより微小形状レンズ１３が脱落することがあり、信頼性に問題を生じていた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、輝度バラツキがなく明るい画像が得られ、信頼性の向上が図れる背面投射型プロジェクターに用いられる透過型スクリーンを提供することを目的とするものである。

本発明は、透明基材に形成された透明接着層上に積層された着色層と、前記着色層上に積層された複数の開口部を有するマスクと、２つの半球面を有し、一方の半球面が前記複数の開口部から突き出し、他方の半球面が前記着色層から前記透明接着層側に突き出して、前記マスク及び前記着色層に固定された複数の楕円形状レンズと、前記マスク上に形成され、前記複数の開口部から突き出た前記複数の楕円形状レンズの前記一方の半球面同士の全てを前記複数の楕円形状レンズの材料と同じ材料で連結して一体化する連結部とを有し、前記一方の半球面からの入射光を前記他方の半球面を介して前記透過基材側に集光させるようにしたことを特徴とする透過型スクリーンを提供する。

本発明によれば、透明基材に形成された透明接着層上に積層された着色層と、前記着色層上に積層された複数の開口部を有するマスクと、２つの半球面を有し、一方の半球面が前記複数の開口部から突き出し、他方の半球面が前記着色層から前記透明接着層側に突き出して、前記マスク及び前記着色層に固定された複数の楕円形状レンズと、前記マスク上に形成され、前記複数の開口部から突き出た前記複数の楕円形状レンズの前記一方の半球面同士の全てを前記複数の楕円形状レンズの材料と同じ材料で連結して一体化する連結部とを有し、前記一方の半球面からの入射光を前記他方の半球面を介して前記透過基材側に集光させるようにしたので、振動や温度、湿度による環境変化により楕円形状レンズがマスクの開口部から脱落することを防止できる。

本発明の実施形態における透過型スクリーン及びその製造方法について図１乃至図３を用いて説明する。従来例と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図１は、本発明の実施形態における背面投射型プロジェクターに用いられる透過型スクリーンを示す断面図である。
図２は、本発明の実施形態における透過型スクリーンの製造方法を示し、（Ａ）は、（紫外線硬化樹脂形成工程）を示す断面図、（Ｂ）は、（紫外線硬化樹脂分離工程）を示す断面図、（Ｃ）は、（凹凸形成工程）を示す断面図、（Ｄ）は、（半球面形成工程）を示す断面図、（Ｅ）は、（着色層形成工程）を示す断面図、（Ｆ）は、（接着工程）を示す断面図である。図３は、楕円形状レンズの形成過程におけるマスクの一方の面が他方の面よりも高い圧力差の変化を示す図である。

図１に示すように、本発明の実施形態の透過型スクリーン１は、透明基材２に形成された透明接着層３上に着色層４と、複数の開口部５ａを有するマスク５とが順次積層され、かつ複数個の２つの半球面６ａ、６ｂを有する楕円形状レンズ６が開口部５ａに挿入固定されてなり、楕円形状レンズ６の一方の半球面６ｂは、マスク５表面から所定量だけ突出し、他方の半球面６ａは着色層４から所定量だけ突出して、一方の半球面６ｂからの入射光を透明基材２側に集光させるようにしたものである。
楕円形状レンズ６は、低粘度の紫外線硬化樹脂からなり、その屈折率を透明基材２、透明接着層３及び着色層４のいずれよりも大きくしてレンズ効果を増大させる形状であることが望ましい。

次に、その製造方法について図２を用いて説明する。
（紫外線硬化樹脂形成工程）
図２（Ａ）に示すように、所定のピッチを有する複数の開口部５ａを有するマスク５上に紫外線硬化樹脂７を塗布する。マスク５は、厚みが５μｍ〜５０μｍの金属薄板または高分子フィルム、各開口部５ａの直径は、１０μｍ〜１００μｍが望ましい。また、複数の開口部５ａのピッチは、工程においてマスク５の変形が問題にならない範囲で短い方が望ましい。

（挿入工程）
次に、図２（Ｂ）及び図３に示すように、マスク５の一方の面Ａ側の圧力が他方の面Ｂ側の圧力よりも高い圧力差Ｐ１に到達させる過程において、紫外線硬化樹脂７の一部を開口部５ａに挿入して、マスク５上で分離する。
この後、圧力差Ｐ１の状態に保ったままにして、図２（Ｃ）に示すように、更に紫外線硬化樹脂７を開口部５ａに押し込めてマスク５の一方の面Ａ側が凹部、他方の面Ｂ側が凸部となるようにする。このような形状となるのは、一方の面Ａ側の圧力が他方の面Ｂ側の圧力よりもＰ１だけ高い圧力差にする以外に紫外線硬化樹脂７の表面張力及び重力（図２中では、重力は、下方に加わっているものとする。）が作用するためである。

更に、図３に示すように、マスク５の一方の面Ａ側の圧力が他方の面Ｂ側よりも高い圧力差Ｐ１よりも低い圧力差Ｐ２になるようにし、このＰ２状態に保ったままにすることによって、マスク５の両側に凸状の半球面６ａ、６ｂを形成する。
この際、裏面のマスク５面からの半球面６ａの突出量Ｈａは、マスク５表面からの半球面６ｂの突出量Ｈｂよりも大きく、半球面６ａの曲率半径は、半球面６ｂよりも小さい。
この後、図２（Ｄ）に示すように、紫外線をマスク５の両面又は片面から照射して、紫外線硬化樹脂７からなる半球面６ａ、６ｂを硬化させて、複数の楕円形状レンズ６を形成する。

なお、マスク５表面から半球面６ａの突出量Ｈａは、マスク５の一方の面Ａ側と他方の面Ｂ側との圧力差Ｐ１，Ｐ２、紫外線硬化樹脂７とマスク５との間の表面張力及び重力の方向により決定される。表面張力は、紫外線硬化樹脂７の材質や粘度、マスク５の材質や厚み、開口部５ａの寸法により決定される。このため、紫外線硬化樹脂７とマスク５が決まれば、圧力差Ｐ１，Ｐ２により突出量Ｈａを制御できる。また、圧力差Ｐ１，Ｐ２は、マスク５表面の全面で容易に一定にすることができるため、全ての楕円形状レンズ６の突出量Ｈａを一定に揃えることができる。また、突出量Ｈｂも同様に一定に揃えることができる。

（着色層形成工程）
次に、図２（Ｅ）に示すように、複数の楕円形状レンズ６間から露出したマスク５上に楕円形状レンズ６の半球面６ａの一部が露出するようにして着色層４を形成する。（挿入行程）で突出量Ｈａが一定に揃えられているので、この着色層４の表面から半球面６ａの頂部までの高さ、即ち突出量Ｑを一定に揃えることができる。着色層４としては樹脂に微細カーボンを含有させて黒色にしたものが望ましい。また着色層４の厚みとしては５μｍ〜５０μｍが望ましい。

（接着工程）
次に、図２（Ｆ）に示すように、透明基材２上に透明接着層３を形成した後、透明接着層３に楕円形状レンズ６の半球面６ａ側を対向配置させ、透明基材２上に透明接着層３を介して楕円形状レンズ６と共に着色層４を貼り合せて図１に示す透過型スクリーン１を作製する。透明基材２、透明接着層３としては光透過率の高いアクリル系樹脂が望ましい。また、透明接着層３の厚みとして５μｍ〜５０μｍが望ましい。

以上のように、本発明の背面投射型プロジェクターに用いられる透過型スクリーンの製造方法によれば、一方の面Ａ側の圧力がその他方の面Ｂの圧力よりも高い圧力差Ｐ１にする過程において、紫外線硬化樹脂７をマスク５の開口部５ａに挿入して分離した後、圧力差Ｐ１の状態に保ったままにして、紫外線硬化樹脂７を開口部５ａに押し込め、更に圧力差Ｐ１よりも低い圧力差Ｐ２にさせた状態にし、マスク５の両側に半球面６ａ、６ｂを形成した後、紫外線を照射して硬化させて複数の楕円形状レンズ６を形成するので、着色層４側表面から半球面６ａの頂部までの突出量Ｑを一定に揃えることができる。この結果、輝度バラツキがなく、明るい画像を有する透過型スクリーン１を得ることができる。また、狭いピッチで開口部５ａを形成することにより楕円形状レンズ６の高密度化が達成できるため、分解能の高い画像を得ることができる。

次に、本発明の実施形態の変形例について図４及び図５を用いて説明する。
本発明の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図４は、本発明の実施形態の変形例を示す断面図である。図５は、本発明の実施形態の変形例における透過型スクリーンの製造方法を示し、（Ａ）は、（連結凹凸面形成工程）を示す断面図、（Ｂ）は、（連結半球面形成工程）を示す断面図、（Ｃ）は、（着色層形成工程）を示す断面図、（Ｄ）は、（接着工程）を示す断面図である。
図４に示すように、本発明の実施形態の変形例における透過型スクリーン８は、実施形態における透過型スクリーン１において、着色層４と反対側のマスク５上には、楕円形状レンズ６を連結する連結部６ｃが形成されたものであり、それ以外は同様である。

即ち、透明基材２に形成された透明接着層３上に着色層４と、複数の開口部５ａを有するマスク５とが順次積層され、かつ複数個の２つの半球面６ａ、６ｂを有する楕円形状レンズ６が複数の開口部５ａに挿入固定されると共に、着色層４側と反対側のマスク５上に楕円形状レンズ６を連結する連結部６ｃが楕円形状レンズ６と一体的に形成されてなり、楕円形状レンズ６の一方の半球面６ｂは、マスク５表面から所定量だけ突出し、他方の半球面６ａは、着色層４から所定量だけ突出して、一方の半球面６ｂからの入射光を透明基材２側に集光させるようにしたものである。

次に、その製造方法について図５を用いて説明する。
（連結凹凸面形成工程）
図５（Ａ）に示すように、本発明の実施形態における図２（Ａ）に示す（紫外線硬化樹脂形成工程）と同様に行った後、マスク５の一方の面Ａ側の圧力が他方の面Ｂ側の圧力よりも高い圧力差Ｐ１に到達させる過程において、紫外線硬化樹脂７の一部をマスク５の開口部５ａに押し込めると共にマスク５上にも残す。

（連結半球面形成工程）
次に、図５（Ｂ）及び図３に示すように、圧力差Ｐ1よりも低い圧力差Ｐ２にさせた状態にして、マスク５の両面に２つの半球面６ａ、６ｂを形成した後、紫外線を照射して硬化させ、複数の楕円形状レンズ６及び複数の楕円形状レンズ６の一方の半球面６ｂ同士を連結する連結部６ｃを形成する。

（着色層形成工程）及び（接着工程）
次に、図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、本発明の実施形態に示す図２（Ｅ）及び（Ｆ）と同様な（着色層形成工程）及び（接着工程）を行って、図４に示す透過型スクリーン８を作製する。
ここで、図５（Ｂ）に示す（連結半球面形成工程）において、マスク５上の連結部６ｃの高さＨｃは、マスク５表面からの半球面６ｂの突出量Ｈａの１／４以下であることが望ましい。

以上のように、本発明の実施形態の変形例によれば、複数の楕円形状レンズ６が連結部６ｃにより固定されるので、振動や温度、湿度による環境変化により楕円形状レンズ６がマスク５の開口部５ａから脱落することを防止できる。

プラズマ表示装置やエレクトロルミネッセンス表示装置等の視野角拡大板、各種照明光源等の光を拡散する光拡散板等に用いる平面型レンズに利用可能である。

本発明の実施形態における透過型スクリーンを示す断面図である。 本発明の実施形態における透過型スクリーンの製造方法を示し、（Ａ）は、（紫外線硬化樹脂形成工程）を示す断面図、（Ｂ）は、（紫外線硬化樹脂分離工程）を示す断面図、（Ｃ）は、（凹凸形成工程）を示す断面図、（Ｄ）は、（半球面形成工程）を示す断面図、（Ｅ）は、（着色層形成工程）を示す断面図、（Ｆ）は、（接着工程）を示す断面図である。 楕円形状レンズの作製過程におけるマスクの一方の面が他方の面よりも高い圧力差の変化を示す図である。 本発明の実施形態の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態の変形例における透過型スクリーンの製造方法を示し、（Ａ）は、（連結凹凸面形成工程）を示す断面図、（Ｂ）は、（連結半球面形成工程）を示す断面図、（Ｃ）は、（着色層形成工程）を示す断面図、（Ｄ）は、（接着工程）を示す断面図である。 従来の透過型スクリーンを示す断面図である。

符号の説明

１、８…透過型スクリーン、２…透明基材、３…透明接着層、４…着色層、５…マスク、５ａ…開口部、６…楕円形状レンズ、６ａ、６ｂ…半球面、６ｃ…連結部、７…紫外線硬化樹脂

Claims (1)

1. 透明基材に形成された透明接着層上に積層された着色層と、
   前記着色層上に積層された複数の開口部を有するマスクと、
   ２つの半球面を有し、一方の半球面が前記複数の開口部から突き出し、他方の半球面が前記着色層から前記透明接着層側に突き出して、前記マスク及び前記着色層に固定された複数の楕円形状レンズと、
   前記マスク上に形成され、前記複数の開口部から突き出た前記複数の楕円形状レンズの前記一方の半球面同士の全てを前記複数の楕円形状レンズの材料と同じ材料で連結して一体化する連結部とを有し、
   前記一方の半球面からの入射光を前記他方の半球面を介して前記透過基材側に集光させるようにしたことを特徴とする透過型スクリーン。

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