背面投射型スクリーン
【課題】 マイクロレンズアレイを用いたスクリーンにおいて、輝度や視角特性を低下させることなく外光に対する遮光効果を向上させてコントラストの良い背面投射型スクリーンを安価に提供するとともに、ホコリを吸着し難いために長期に渡って画質の劣化を起こさない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】 平行に入射した光を焦点に集光するマイクロレンズ３を一方の面に配列してなる透明なマイクロレンズアレイシート１と、特定方向からの光を透過し、それ以外の光を吸収する開口を持った指向性光吸収シート２とを少なくとも有する背面投射型スクリーンであって、上記開口は、上記マイクロレンズ３の焦点近傍に開口したピンホール５を配列したピンホールアレイであり、上記ピンホールの開口部は錐体台形をしてなる構造とした。
【解決手段】 平行に入射した光を焦点に集光するマイクロレンズ３を一方の面に配列してなる透明なマイクロレンズアレイシート１と、特定方向からの光を透過し、それ以外の光を吸収する開口を持った指向性光吸収シート２とを少なくとも有する背面投射型スクリーンであって、上記開口は、上記マイクロレンズ３の焦点近傍に開口したピンホール５を配列したピンホールアレイであり、上記ピンホールの開口部は錐体台形をしてなる構造とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投射型プロジェクションテレビなどの映像表示装置に用いられる背面投射型スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、背面投射型プロジェクションテレビは、低価格で大画面画像を得ることが可能な映像表示装置として市場を伸ばしつつある。
【０００３】
背面投射型プロジェクションテレビに投影される画像の輝度、コントラスト、視角特性は、そこに用いられる背面投射型スクリーンの特性が大きく寄与する。そこで、スクリーンの特性を改善するために、図１８に示すようにプロジェクタからの発散光１０５をフレネルレンズシート１０３で平行光１０６に変換し、平行光に変換された光をマイクロシリンドリカルレンズアレイであるレンチキュラレンズシート１０２でブラックストライプ１０１の隙間１０４に高効率で集光して発散出射させるレンチキュラレンズタイプのものが良く知られていた。このレンチキュラレンズタイプのものでは、さらに視角特性を改善するために、ブラックストライプ１０１を透過した光を光拡散シート１００によってさらに拡散して出射角の広い放射光１０８とするのが一般的であった。このような構成において、フレネルレンズシート１０３とレンチキュラレンズシート１０２は輝度を向上させる機能を有しており、ブラックストライプ１０１は表面の外光の反射を抑えてコントラストを向上させる機能を有している。
【０００４】
レンチキュラレンズタイプの背面投射型スクリーンは、レンチキュラレンズシートが光を1次元方向にしか集光できないために、スクリーンの上下と左右の両方の光出射角を制御するためには互いに稜線が直交した２枚のレンチキュラレンズシートを組み合わせて用いなければならないために、光利用効率が低下し、また部品点数が増えるためにコストアップになってしまうという課題を有していた。このような課題を解決するために、レンチキュラレンズシートの替わりに、上下と左右で曲率の異なる楕円面を持ったマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイシートを用いた背面投射型スクリーンが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
さらにまた、ルーバー状の光吸収壁列をブラックストライプと光拡散シートとの間に配して、外光に対する影響の少ない背面投射型スクリーンを構成した例が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３１５０６号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】特開平１１−１６７１６７号公報（第５項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のマイクロレンズアレイシートを用いた背面投射型スクリーンは、遮光層すなわちピンホールアレイを印刷やフォトリソグラフィーあるいはセルフアライメント法で作製するために、遮光層に厚みを持たせることが困難であり、その結果、照明などの外光に対する遮光効果を高めるのが困難であるという課題を有していた。
【０００８】
一方、ルーバー状光吸収壁列はブラックストライプと併用しないと光透過方向の開口が大きくなり過ぎて充分に外光を遮蔽することができないために、部品点数が多くなり、コストが嵩んで高価になるという課題を有していた。
【０００９】
また、従来のスクリーンは帯電しやすいために、長期間使用していると静電気でホコリを吸着したりして画質を劣化させてしまうという課題を有していた。
【００１０】
すなわち、本発明は、従来のマイクロレンズアレイを用いたスクリーンにおいて、輝度や視角特性を低下させることなく外光に対する遮光効果を向上させてコントラストの良い背面投射型スクリーンを安価に提供するとともに、ホコリを吸着し難いために長期に渡って画質の劣化を起こさない背面投射型スクリーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の背面投射型スクリーンは、平行に入射した光を焦点に集光するマイクロレンズを一方の面に配列してなる透明なマイクロレンズアレイシートと、特定方向からの光を透過し、それ以外の光を吸収する開口を持った指向性光吸収シートとを少なくとも有する背面投射型スクリーンであって、上記開口は、上記マイクロレンズの焦点近傍に開口したピンホールを配列したピンホールアレイであり、上記ピンホールの開口部は錐体台形をしてなる構造とした。
【００１２】
このようにピンホールを錐体台形にした指向性光吸収シートを用いることによって、最小の開口を維持した状態で、照明光など特定の大きさ以上の入射角を持って斜入射する光を有効に吸収することができるために高コントラストの画像を表示できる上に、マイクロレンズ側からの収束光は効率的に出射することができるために輝度を低下させることがなく、上記課題を解決することができた。
【００１３】
また、上記マイクロレンズの配列形状を正方形または矩形としたこ背面投射型スクリーンとした。
【００１４】
このようにすることによって、プロジェクタからの全ての光を効率的に集光することができる上に、上下方向と左右方向で曲率の異なるマイクロレンズであっても細密に充填することが可能となり、その結果輝度の向上を実現することができ上記課題を解決することができた。
【００１５】
さらに、上記ピンホールの配列間隔が、スクリーン中央部から周縁部に向かうに従って広く形成されている構造の背面投射型スクリーンとした。
【００１６】
このことによって、プロジェクタからの発散光に対してフレネルレンズを用いることなく効果的にマイクロレンズで集光された光を各ピンホールから出射することが可能となり、安価で高輝度なスクリーンとすることができ、上記課題を解決することができた。
【００１７】
上記マイクロレンズアレイシートの上記ピンホールアレイによる開口面が凸面または凹面に湾曲したレンズ面となっている構造の背面投射型スクリーンとした。
【００１８】
このように開口を湾曲させることによって、開口からの出射項の広がり角を制御することが可能となり、その結果視角の広い画像が表示可能となり、上記課題を解決することができた。
【００１９】
上記ピンホールを形成する錐体台形の開口部の上底面側が上記マイクロレンズアレイシート側を向いており、上記マイクロレンズの焦点は上記上底面近傍に配されている構造の背面投射型スクリーンとした。
【００２０】
このような構造にすることによって、ある角度以上で斜入射した外光が開口面に到達することを防ぎ、その結果外光の表面反射を防止することが可能となり、コントラストを向上させることができ、上記課題を解決することができた。
【００２１】
上記錐体台形をしたピンホール内部に透明樹脂に分散された拡散粒子が配されている背面投射型スクリーンとした。あるいはまた、上記マイクロレンズアレイシートのマイクロレンズに対向する面において、少なくとも上記ピンホールによって露出している面は光を散乱させるためのシボが形成されている背面投射型スクリーンとした。
【００２２】
このようにすることによって、出射光が拡散し、視角の広い背面投射型スクリーンとなり、上記課題を解決することができた。
【００２３】
さらにまた、上記ピンホールを形成する錐体台形の開口部の下底面が上記マイクロレンズアレイシート側を向いており、上記マイクロレンズアレイシートのマイクロレンズに対向する面には上記ピンホールを形成する錐体台に相似な錐体台突起が一体に形成されており、上記ピンホールを形成する錐体台に上記錐体台突起が篏合した構造の背面投射型スクリーンとした。
【００２４】
このような構成とすることによって、ピンホールの開口位置とマイクロレンズの焦点位置とを正確に合わすことができ、その結果、輝度を損失することなく明るい画像を得ることができ上記課題を解決することができた。
【００２５】
上記ピンホールを形成する錐体台において、その上底面はスクリーン面の中心から最も遠い端部の高さが最も低くなるように傾斜しており、その傾斜の角度はスクリーンの中心から遠い錐体台ほど大きくなるように形成した。
【００２６】
このことによって、マイクロレンズシートの光入射側にフレネルレンズシートなどを用いて光発散角度を調整することなく、スクリーン上のどの点からも一様な光放射角で投影光を出射することが可能となり、輝度分布の視角依存性を低減することが可能となり上記課題を解決することができた。
【００２７】
上記錐体台突起の上底面は光を散乱させるための光散乱面とした。
【００２８】
このようにすることによって、スクリーンからの出射光の放射角を広げることができ、その結果視角に広いスクリーンとすることができ、上記課題を解決することができた。
【００２９】
さらに、上記指向性光吸収シートの出射側の面は光を散乱させるための光散乱面とした。
【００３０】
このことによって指向性光吸収シート表面から視点に入射する光量を低減することが可能となり、その結果、指向性光吸収シート表面の黒レベルが向上し、表示画像のコントラストを向上させることができ、上記課題を解決することができた。
【００３１】
上記指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートは熱可塑性高分子材料で形成されており、上記指向性光吸収シートを形成する材料の軟化点は上記マイクロレンズアレイシートを形成する材料の軟化点よりも高いものを用いた。そして、この指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートとを熱融着により一体に形成した。
【００３２】
このようにすることによって、指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイとの融着を容易にし、また、指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイとを一体化することによって、上記開口位置とマイクロレンズ焦点位置との関係を安定に保つことが出来るようになった。
【００３３】
上記指向性光吸収シートを形成する熱可塑性材料に、カーボン粒子または金属粒子が分散して形成した。
【００３４】
このことによって、指向性光吸収シートの光吸収効果を向上させることができ、上記課題を解決することができた。
【００３５】
上記指向性光吸収シートは表面に光吸収層を形成した金属板によって形成した。
【００３６】
このようにすることによって、本発明の背面投射型スクリーンを安価かつ容易に作製することを可能とし、上記課題を解決することができた。
【００３７】
上記指向性光吸収シートと上記マイクロレンズアレイシートとをインサート成形によって一体に構成した。
【００３８】
このようにすることによって、製造と同時に指向性光拡散シートとマイクロレンズアレイシートとを一体化することができ、品質が安定した背面投射型スクリーンを安価に製造することができ上記課題を解決することができた。
【００３９】
上記指向性光吸収シートの厚みはおよそ４０μｍ以上とした。
【００４０】
このようにすることによって、指向性光拡散シートの指向性を充分に保つことを可能とし上記課題を解決することができた。
【００４１】
上記マイクロレンズアレイシートの光入射面の前に投影光の広がり角を制御するためのフレネルレンズシートを配した。
【００４２】
このようにフレネルレンズを用いることによって、本発明の背面投射型スクリーンの製造を容易にし上記課題を解決することができた。
【００４３】
上記指向性光吸収シート、マイクロレンズアレイシート、およびフレネルレンズシートは帯電防止材料で形成するか、もしくは帯電防止処理を施すかして本発明の背面投射型スクリーンを構成した。
【００４４】
このようにすることによって、本発明の背面投射型スクリーンの各構成要素が帯電することを防ぎ、また、その結果、ホコリを吸着してスクリーン特性を劣化させることがなくなり、上記課題を解決することができた。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の背面投射型スクリーンは、照明などの外光の影響を受けず、また、プロジェクタからの投影光を効率良く出射することができるために、明るい部屋でもコントラストが高く明るい画像を表示させることができるという効果を有する。
【００４６】
また、その結果、比較的低出力の光源を用いても明るい画像を得ることができるために、プロジェクタに用いる光源の寿命を長くすることができると共に、液晶表示素子の寿命を向上させたり、その表示品質を安定させたりすることができるという効果を有する。
【００４７】
さらに、その結果、本発明を用いた背面投射型表示装置の価格を下げることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下に、本発明の背面投射型スクリーンを実施するための最良の形態に関して図面を用いながら説明する。
【００４９】
本発明の背面投射型スクリーンを用いた背面投射型表示装置の１実施形態を図２に示す。本発明の背面投射型スクリーンは、少なくともマイクロレンズアレイシート２５と指向性光吸収シート２４とから構成されている。このスクリーンとフレーム２８は暗箱を形成し、この暗箱中にプロジェクタ２６とミラー２７が配されている。プロジェクタ２６から投影された光画像はミラー２７で反射され、マイクロレンズアレイ２５で例えば行列状に分割された微小領域ごとに集光され、指向性光吸収シート２４に形成された図示されていないピンホールから上記暗箱の外に出射されて画像鑑賞者の視点に入る。
【００５０】
この背面投射型画像表示装置は、プロジェクタ２６からの光画像の輝度が大きいほど、スクリーンの透過率が高いほど明るい画像を得ることができる。また、プロジェクタ２６からの投影画像のコントラストが高いほど、暗箱内が暗いほど、スクリーン外表面の光反射が小さいほど表示画像のコントラストは高くなる。
【００５１】
本発明は、上記のスクリーン透過率を向上させ、暗箱内の明るさを低減させ、スクリーン外表面反射率を低減させて、高輝度で高コントラストな画像を表示可能な背面投射型スクリーンを提供することを目的とする。
【００５２】
マイクロレンズアレイシート２５は、少なくとも片面に平行光を集光するマイクロレンズを配列して形成されている。そのマイクロレンズを形成する面は一般的に非球面をなしているが、設計と加工が容易な球面で構成する場合が多い。このようなマイクロレンズは一般的に行列状に配列する場合が多いが、千鳥状にずらせて最密充填しても良い。
【００５３】
一方、指向性光吸収シートは特定の範囲の入射角を持った光を透過し、それ以外の光は遮断する機能を持っている。本発明の場合、具体的には、上記マイクロレンズで集光された光は少なくとも透過する構造となっている。
【００５４】
このような構造を実現するために、本発明の指向性光吸収シートは、光吸収性の基板に、錐体台形の開口を持ったピンホールを形成した。このピンホールは、上記マイクロレンズの焦点近傍に形成されている。そのため、マイクロレンズによって焦点に集光された光は上記ピンホールに妨げられることなく透過する。一方、外光も開口から入射するが、開口自体がピンホールであるためにその開口率分しかスクリーン内部に入ることはないために、背面投射型表示装置内部で迷光となったり、ノイズ成分となったりする影響を小さくすることができる。さらにまた、開口が錐体台形をしているために斜めに入射してくる外光成分は錐体台形の側面で遮られるために、開口からスクリーン内部に入り込むことがなく、従来から用いられてきた通常のピンホールに比較して実質的に開口率の小さなピンホールとして機能する。一方、スクリーン表面で反射する外光成分に関しても、上記の理由のために、実質的に開口部表面からの反射光は通常のピンホールよりも小さくなる。そのため、本発明の背面投射型スクリーンは従来の背面投射型スクリーンに比較して、より黒レベルが高くなる。その結果、本発明のスクリーンに表示される画像は、外光の存在下においても、輝度（すなわち、白レベル）と黒レベルが高いために、高いコントラストを持った高品質な画像を提供することができる。
【００５５】
本発明の背面投射型スクリーンのもう一つの目的は、静電気でスクリーン表面にホコリが付着することによる画像の表示品質の経時変化を防止することを目的とする。
【００５６】
すなわち、本発明においてはマイクロレンズアレイシートと指向性光吸収シートは非帯電材料を用いたり、非帯電処理したりして帯電しないようになっている。その結果、本発明のスクリーンは長期間使用しても、帯電によるホコリの蓄積がなく、長期間に渡って良好な表示品質を保持することができる。
【００５７】
具体的には、本発明の背面投射型スクリーンに用いる各要素は通常高分子材料で形成されており、指向性光吸収シートは染料や顔料を内部に含んだ、または光吸収性の材料で形成された高分子材料で作られており、マイクロレンズアレイシートは透明な高分子材料で形成されている。
【００５８】
指向性光吸収シートにおいては、カーボン粒子や金属粉末を混合して導電性を向上させることができる。また、指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートにおいては、可溶型界面活性剤、共重合型界面活性剤、またはポリマー型界面活性剤を内部に混練したり、これらを用いて表面処理したりすることによって非帯電材料とすることが可能となる。
【００５９】
なお、本発明の背面投射型スクリーンは、指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートとを、例えばロール成形やプレス成形またはシート厚によっては射出成形で成形することができる。このとき、例えば、一度指向性光吸収シートを成形した後、マイクロレンズアレイシートをそれに重ねて成型加工する、いわゆるインサート成形を行うことによってマイクロレンズシートに形成されたマイクロレンズと、指向性光吸収シートに形成されたピンホールの位置を正確に合わせて作製することが可能となる。
【００６０】
このようなインサート成形を行う場合は、指向性光吸収シートを形成する高分子材料の軟化点がマイクロレンズアレイシートを形成する高分子材料の軟化点よりも高い方が、成形条件の自由度を大きく取ることが可能となり、また加工精度も良くなる。
【００６１】
指向性光吸収シートを例えばアルミニウムなどの金属材料で形成し、その上に黒アルマイト処理などの光吸収処理を施したものを用いることによって、上記インサート成形はより簡単に行うことが可能となる。
【００６２】
以下に本発明の照明装置に関する実施例を、図面を用いて具体的に説明する。
【００６３】
［実施例１］
図１は本発明の背面投射型スクリーンに係る１実施例を示した要部拡大斜視断面図である。図１において、マイクロレンズアレイシート１は、一方の面にマイクロレンズ３が形成された透明なシートである。マイクロレンズ３は表面が球面、楕円面、非球面等で形成された微小なレンズである。用途等の諸条件に応じた形状に形成される。マイクロレンズアレイシート１は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリエチレン樹脂などの透明な高分子材料で形成することができる。
【００６４】
マイクロレンズ３は正方形または矩形に分割された領域の中心を対称の中心とした球面または楕円面等となっている。この正方形または矩形に分割された領域のピッチは、１００〜５００μｍであり、典型的には１５０〜２２０μｍとするのが好ましい。
【００６５】
また、マイクロレンズアレイシート１のシート厚はおよそ４００μｍ以上あることが望ましいが、使用する材料の屈折率やマイクロレンズアレイのピッチによっては、それよりも薄くても良い。
【００６６】
マイクロレンズ３が形成されている領域は上記のように微小な領域であるために、マイクロレンズ３の個々の領域においては、プロジェクタからの投影画像は近似的に平行光であると考えることができる。
【００６７】
マイクロレンズ３側から入射した平行光は、指向性光吸収シート側の所定の点（焦点）に集光される。この指向性光吸収シート側の焦点は、マイクロレンズ３が球面レンズであるときは一般に１点であるが、マイクロレンズ３が楕円レンズである場合は非点となり、楕円の長軸方向と短軸方向で異なった２点に集光される。しかし、どちらの場合においても、これらの焦点は指向性光吸収シート２に形成されているピンホール５の近傍にある。なおここでは、マイクロレンズ３の焦点が指向性光吸収シート２の内側に位置するように設定したが、指向性光吸収シート２と整合する位置、指向性光吸収シート２の外側位置でもよい。諸条件に応じて適宜設定する。
【００６８】
ピンホール５の大きさは、上記マイクロレンズ３の焦点近傍において、マイクロレンズ３で集光された入射光の光束とほぼ同じ大きさ（直径）又は当該光束より大きく設定されている。これにより、マイクロレンズ３で集光された入射光を全て外部に透過させると共に、外部からの光をマイクロレンズアレイシート１の内部に極力侵入させないようにしている。なお、ピンホール５の形状は、マイクロレンズ３により焦点に絞られる光の形状に合わせて、円形、楕円形、四角形（正方形、長方形）等に適宜設定される。
【００６９】
ピンホール５の開口６の形状は、図１に示すように錐体台形をしている。図１に示す例では、上底面（図１中の右側面）がピンホール５と一致し、下底面（図１中の左側面）が開いた台円錐形（断面形状が台形状）を有している。なお、この開口６の形状は、入射光が上下左右に同じ角度で広がるように設定する場合は図１のように円錐形状にするが、要求される条件に応じて、横長、縦長の楕円形円錐状や、正方形又は長方形の四角錐状等に適宜設定する。また、後述するように、階段台形状に形成してもよい。
【００７０】
指向性光吸収シート２の開口６以外の部分は光吸収材料で形成されており、開口６以外の部分に照射された光は吸収されて透過されない。この光吸収材料としては、高分子材料に金属粉やカーボン粉を混合して着色したものや、黒色染料を混合して着色したものを用いることができる。
【００７１】
指向性光吸収シート２の開口６の部分は、設定によって、透明の合成樹脂を充たしたり、空洞にしたりする。マイクロレンズアレイシート１と同一材料を用いることもあるが、通常は指向性光吸収シート２の開口６と上記マイクロレンズアレイシート１の屈折率の比が、その境界でピンホール５を外部へ向けて通過した光が適切な方向に偏向されるように設定する。具体的には、マイクロレンズアレイシート１に用いられる材料の屈折率との関係で決まる屈折率、即ち、ピンホール５を外部へ向けて通過した光が拡散される屈折率の透明材料を用いる。
【００７２】
図１に示した背面投射型スクリーンに対する光の振る舞いを図３に示す。図３には、平行光がスクリーン面に垂直に入射する場合を示している。このように光がスクリーン面に垂直に入射するのはスクリーンの中央付近である。
【００７３】
ここでは、マイクロレンズ３が球面レンズである場合を説明する。マイクロレンズ３を形成する球面の中心をCとすると、中心Cに向かって入射した光は、そのまま直進して焦点Fを通過する。焦点Fの位置は、マイクロレンズアレイシート１を形成する材料の屈折率と、マイクロレンズ３の曲率半径、および空気の屈折率によって決まる。図３では、焦点Fはマイクロレンズシート１の内部にあるが、ピンホール５の近傍であればマイクロレンズアレイシート１の外部にあっても良い。
【００７４】
一方、マイクロレンズ３の端部に入射した光３０は、マイクロレンズ３で屈折されて焦点Fを通り、マイクロレンズアレイシート１の他面に入射し、スネルの法則に従って屈折され光線３２として出射する。マイクロレンズアレイシート１を構成する材料の屈折率は、出射側の媒質（空気）の屈折率よりも大きいために、出射光３２の出射角は入射面への入射角よりも広くなる。その結果、より視角を広げることができる。
【００７５】
指向性光吸収シート２の開口６は円錐体台形をしている。この円錐台の頂角は、マイクロレンズアレイシート１からの光出射角と同程度か、それよりも大きくなっている。そのため、マイクロレンズアレイシート１から出射した光は、指向性光吸収シート２に吸収されることなく出射される。
【００７６】
一方、外光３５のように照明７から大きな入射角でスクリーンに入射する光は、指向性光吸収シート２で吸収される。この外光の入射角が円錐体台の頂角よりも小さい場合にも、ピンホール５に直接入射してきた光以外は全て指向性光吸収シート２で吸収される。多くの場合、室内照明は天井に設けられており、また窓からの外光なども背面投射型表示装置の側面から入射する場合が多いために、外光の多くの割合が円錐体台の頂角よりも大きな入射角で入射すると考えられる。そのために、本発明のスクリーンは外光の多くを吸収して、高い黒レベルを実現することができるのである。
【００７７】
また、ピンホール５を通してスクリーン内部に入射する光は、おおよそ開口６の円錐体台の頂角よりも小さな入射角の光であるために円錐体台形の開口６の側面４で吸収されるために、従来のピンホールを用いた場合にスクリーン内部に入射する光よりも減少する。すなわち、背面投射型表示装置の暗箱内に入射する光を従来のものに比較して減少させることができる。
【００７８】
以上の結果から、本発明の背面投射型スクリーンは、表示画像のコントラストを改善することが可能となる。
【００７９】
図４に、平行光がスクリーン面に対して傾斜して入射する部分における本発明のスクリーンの構造について説明する。この場合、外光に対する作用は、図３で説明した場合と同様であるためにその説明を省略する。
【００８０】
図４において、入射光のうちマイクロレンズ３の中心Cに向かって入射してきた光は直線的にマイクロレンズアレイシート１内部を透過し、見かけの焦点Ｆ１を通過して他面に到達する。この見かけの焦点Ｆ１は、垂直入射光に対する焦点Fと略同一平面上にある。一方、マイクロレンズ３の端部に入射した光３０はマイクロレンズ３の表面で屈折されて、見かけの焦点F1に集光され他面に到達する。
【００８１】
指向性光吸収シート２に形成されているピンホール５は、見かけの焦点Ｆ１の近傍に設けられている。すなわち、ピンホール５は実質的に光を集光する焦点の近傍に設けられているのである。このピンホール５の中心は、マイクロレンズ３の中心Cに向かって入射する光の入射角と、中心Cと他面との距離によって決定することができる。例えば、光入射角が３０度で、中心Cと他面との距離が２５０μｍであるならば、ピンホール５の中心を図３で示した場合よりも、およそ１４５μｍ上にずらして形成すれば良いことが分かる。
【００８２】
図２に示したように、プロジェクタからの光の出射角はスクリーンの中心と端部で異なっている。これはスクリーンの上下方向と左右方向の両方について言えることである。その違いの程度は、プロジェクタの仕様や画面の大きさなどによって異なってくる。従って、本発明の背面投射型スクリーンは、背面投射型表示装置の構成に応じて、ピンホール５の配列間隔をスクリーン中央部から周縁部に向かうに従って広く形成して、プロジェクタからの投影画像がピンホールから効率的に出射されるように形成されている。
【００８３】
［実施例２］
図５に本発明の背面投射型スクリーンに係る他の実施例に関する拡大断面図を模式的に示す。図５に示す実施例が、図１に示す実施例と異なっている点は、ピンホール５の形状が正方形または矩形になっており、また開口６の形状が四角錘体台形になっていることである。それ以外の部分に関しての機能は第一実施例と同様であるために、その説明を省略する。
【００８４】
図５に示す実施例では、ピンホール５の形状が正方形または矩形になっており、開口部６が四角錘台形となっているために、指向性光吸収シート２に上下方向と左右方向に異方性を持たせることができる。上述したように、照明光や窓などからの外光は、上下方向および左右方向からスクリーンに入射する場合が多く、このような構造にすることによって各々の外光を効率良く遮光することができる。
【００８５】
さらにまた、スクリーンからの出射角を上下方向と左右方向で異ならせる場合、すなわち、マイクロレンズ３の上下方向と左右方向の球半径が異なる楕円レンズを用いる場合は、開口６の四角錐体台形状における上下方向と左右方向の頂角を上記出射角に対して最適化することによって、出射効率と遮光効率の両方を最大化することが可能となる。
【００８６】
さらにまた、開口６の断面形状を四角錐体の台形とすることによって、この形状をプレス成形やロール成形で形成するための成形型の加工が極めて容易になり、安価に指向性光吸収シートを製造することが可能となった。
【００８７】
［実施例３］
図６に本発明の背面投射型スクリーンに係る実施例の拡大断面図を模式的に示す。図６が図４と異なっている点は、指向性光吸収シート２に形成されている開口内に光散乱粒子１１が透明なバインダーと共に充填されている点である。
【００８８】
図４に示すようにスクリーンの端部でピンホール５の位置を外側にずらすことによって、プロジェクタからの光を効率良くスクリーン面から出射させることができるが、その結果、スクリーン中央部と端部とで、出射光の放射分布が異なり視角依存性が異なってくる。すなわち、画面を見る角度によって、スクリーン上の画像の明るさが異なることになる。
【００８９】
図６ではこのような場合でも、スクリーンからの出射光の放射分布の偏りを少なくして、スクリーン上の画像をどの角度から見ても一様な輝度で観察できるようにしたものである。すなわち、マイクロレンズ３で焦点Ｆ１に集光された光はピンホール５から円錐体台形の開口に入射する。この開口には光拡散粒子１１が図示されない透明なバインダーで結合されて充填されているため、開口に入射した光は拡散されて出射される。その結果、出射光の放射分布の偏りが均一化して、視角依存性を向上させることができる。
【００９０】
光拡散粒子としては、アクリル樹脂やポリスチレン樹脂などの透明な高分子で形成された透明あるいは透光性のビーズを用いることができる。この光拡散粒子の粒径と屈折率を調節することによって、スクリーンから出射する光の拡散性能を制御することができる。例えば、上記のアクリル樹脂やスチレン樹脂のビーズを用いる場合は、粒径１〜２０μｍ程度のものを適当な粒度分布を持たせてやれば良い。
【００９１】
図６には明確に示していないが、上記の光拡散粒子１１は、開口内部のみ以外にも、指向性光吸収シート２の表面に塗布しても良い。そのことによって、指向性光吸収シート２の表面の光沢反射を抑え、より黒いスクリーン面を実現することができる。
【００９２】
［実施例４］
図７に本発明の背面投射型スクリーンに係る実施例を表す拡大斜視断面図を模式的に示す。図７に示す実施例においては、マイクロレンズアレイシート１におけるマイクロレンズ３の集光点に対応した位置に円錐台形の突起１２が形成されている点である。この突起１２は、マイクロレンズアレイシート１と別体に設けても良いが、光学的界面を形成しないで一体に設けるのが好ましい。
【００９３】
突起１２は、下底面１３をマイクロレンズ３側に、上底面５をスクリーン表面側に向けて形成されており、側面４はマイクロレンズ３側に開いて傾斜している。
【００９４】
突起１２は、指向性光吸収シート２に設けられたピンホールに嵌合されている。指向性光吸収シート２のピンホール以外の部分は、光吸収材料で形成されている。
【００９５】
図８に図７で示した本発明の背面投射型スクリーンの中央部近傍における光の振舞いを説明するための説明図を示す。図８において、マイクロレンズ３に入射した平行光のうちレンズの中心Ｃに向かって入射してきた光３３は、そのまま直進して焦点Ｆを通過してそのままスクリーン出射面から出射する。指向性光吸収シート２のピンホールは突起１２の上底面部に対応し、焦点Ｆはそのピンホールの近傍にある。図８においては、焦点Ｆは突起１２の内部にあるが、ピンホールの近傍であればスクリーン外部にあっても良い。
【００９６】
一方、マイクロレンズ３に入射してきた平行光の内、レンズ周縁部に入射してきた光３０はマイクロレンズ３の表面で屈折され焦点Ｆに集光され、突起１２の上底面すなわちピンホールで屈折を受けてスクリーン表面から出射される。焦点Ｆはピンホールの近傍にあるために、マイクロレンズ３で集光された光は、指向性光吸収シート２に形成されている円錐体台形の開口の側面４で吸収をほとんど受けることなく、効率良くスクリーンから出射される。
【００９７】
一方、照明７などからの外光は、光線３５で示すようにスクリーン表面に斜入射してくる。このような外光の内、指向性光吸収シート２のピンホールが形成されていない表面に照射された光は、そのまま指向性光吸収シート２によって吸収されて、スクリーン内部に入ることはないし、観察者の視点に入ることもない。また、図８に示すように、光線３５のようにある入射角以上の角度でピンホール内部に入射した光も、屈折されて突起１２内部に入射した後、側面４で吸収を受けてスクリーン内部に入り込むことはない。この遮光効果は、指向性光吸収シート２の開口率が小さく、指向性光吸収シート２の厚みが厚いほど大きくなる。典型的には、この指向性光吸収シート２の厚みは４０μｍ以上あるのが好ましい。
【００９８】
図９に本実施例の背面投射型スクリーンの周縁部における光の振舞いについての説明図を示す。スクリーン周縁部においては、プロジェクタからマイクロレンズ３に入射する光はマイクロレンズ３の光軸に対して傾斜している。しかしながら、入射光線の内マイクロレンズの曲率中心Ｃに向かって入射してきた光線はマイクロレンズ３の表面で屈折を受けることなく直進し、見かけの焦点Ｆ１を通過して、突起の上底面から屈折を受けて光線３４のように出射する。
【００９９】
一方、マイクロレンズ３の周縁部に入射してきた光線３０は、マイクロレンズ３の表面で屈折を受けて見かけの焦点Ｆ１に集光され、その後突起の上底面から屈折を受けて光線３２のように出射する。
【０１００】
言うまでもないが、円錐体台形状をした突起はその回転中心近傍に見かけの焦点が来るように形成されている。この見かけの焦点Ｆ１が焦点Ｆからのシフト量は、マイクロレンズ３の曲率半径中心Ｃと焦点Ｆとの距離、および光線３３と直線ＣＦとがなす角度によって決まる。言いかえれば、マイクロレンズ３の曲率半径とマイクロレンズアレイシート１の屈折率、および光線３３と直線ＣＦがなす角度によって決定される。
【０１０１】
従って、マイクロレンズアレイシート１に形成された突起、言いかえれば、指向性光吸収シート２に形成されているピンホールの間隔はスクリーンの中心から離間するに従って広く形成される。このようにすることによって、本発明のスクリーンのマイクロレンズアレイシート１に入射したプロジェクタからの光を全て効率良く指向性光吸収シート２に形成されたピンホールアレイに導くことが可能となり、高輝度な画面を実現することができる。
【０１０２】
なお、このときスクリーン中心部と周縁部とでは投影画像の画素間隔に違いが出てくるが、その量は高だか数百μｍであるため、実際に観察される画像に違和感は生じない。
【０１０３】
［実施例５］
図１０に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例について拡大断面図を用いて模式的に示す。図１０が図７と異なっている点は、マイクロレンズアレイに形成されている突起形状あるいは指向性光吸収シート２に形成されているピンホールの開口形状が四角錐台形になっている点である。すなわち、傾斜した側面１４を持ってマイクロレンズアレイシートに連続した下底面１６とピンホールとしての上底面１５とからなる四角錐台形の突起アレイがマイクロレンズアレイに対向して形成されている。この四角錐台形の突起の間隙は指向性光吸収シート２で充填されている。
【０１０４】
このような構造にすることによって、第二実施例と同様に、指向性光吸収シート２に面内方向の異方性を付与することができ、左右と上下の放射角異方性を持たせたマイクロレンズアレイを用いた場合にも、出射効率の最適化をはかることができる。
【０１０５】
また、突起およびピンホール開口の形状を四角錐台形とすることによって、これらの要素を製造するための金型の加工が容易になり、製造コストを低減化することができた。
【０１０６】
［実施例６］
図１１に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例についての拡大断面図を模式的に示す。図１１に示す背面投射型スクリーンのマイクロレンズアレイシート１に設けられている突起および指向性光吸収シート２に設けられているピンホールの開口形状は、マイクロレンズアレイシート１側に向かうに従って、ステップ状（階段台形状）に大きくなっていく形状となっている。このとき、開口の側面１７は不連続で略垂直な面となっている。本発明では、このように上底面１８から下底面１９に向かってステップ状に次第に大きくなっていく形状も錐体台形状として考える。このステップが微小な無数に多くのものとなっているものが、図１０に示した四角錐体台形の開口である。
【０１０７】
図１１に示す錐体台のステップ数を２から５程度にすることによって、極めてこれらの突起やピンホール開口を作製するのが容易になる。また、このようにすることによっても、実質的に上記までに説明してきた指向性光吸収シートとしての特性をほぼ維持することが可能となる。
【０１０８】
［実施例７］
図１２に本発明の背面投射型スクリーンに係る他の実施例についての拡大断面図を模式的に示す。図１２に示す実施例においては、実施例４から６に示した実施例における突起の上底面２０を傾斜して形成したものである。この傾斜の角度は、マイクロレンズ３の曲率半径の中心Ｃに入射してきた光線３３が見かけの焦点Ｆ１を通過して、上記上底面２０から出射するときの出射角がゼロ度になるように傾斜させてある。すなわち、このときスクリーン表面から出射される光線３４はスクリーン面に垂直に出射される。このような角度は、上底面への光入射角とマイクロレンズアレイシート１の屈折率が分かっていると、スネルの法則から容易に求めることができる。
【０１０９】
背面投射型スクリーンの中心から周縁部にずれるに従って光線３３の傾きは大きくなるから、突起の上底面２０の傾きもスクリーンの周縁部になるに従って大きくなる。言いかえれば、上記上底面２０の傾斜の角度はスクリーンの中心から遠い錐体台ほど大きくなるように形成され、その上底面２０はスクリーン面の中心から最も遠い端部の高さが最も低くなるように傾斜している。
【０１１０】
このようにすることによって、従来の背面投射型スクリーンのようにフレネルレンズを用いてプロジェクタからの光の広がり角を補正することなく、スクリーンのどの位置から出射される光の放射分布も一様となり、スクリーン上の画像のスクリーン位置による視角依存性を低減することが可能となる。
【０１１１】
［実施例８］
図１３に本発明の背面投射型スクリーンに係る他の実施例を説明するための拡大断面図を模式的に示す。図１３において、突起１２のピンホール側の表面が外側に凸面２０ａになっている。本発明では、このように開口表面が凸面になっている場合の開口形状をも錐体台形状の開口という。
【０１１２】
図１３ではスクリーンの中心近傍における光の振舞いを示してある。そのため、マイクロレンズ３の曲率半径の中心Ｃに向かって入射した光３３は屈折を受けずにマイクロレンズアレイシート１の中に入り、突起１２の凸面から外部に光線３４として出射する。本実施例の場合は、マイクロレンズ３の焦点Ｆはマイクロレンズアレイシート１の外にある。一方、マイクロレンズ３の周縁部に入射した光３０は、マイクロレンズ３に入射するとき屈折を受けて焦点Ｆに集光されるようにマイクロレンズアレイシート３内部を光線３１として伝播する。光線３１は焦点Ｆに到達する前に突起１２の凸面２０ａに到達して、図示しないマイクロレンズ３と凸面２０ａとの合成焦点に集光され光線３２として出射される。このように、マイクロレンズ３と突起１２の凸面２０ａとの合成レンズ系を形成することによって、出射光の発散の程度を広い範囲で制御することが可能となり、スクリーンの視角を広げることができた。
【０１１３】
本実施例では、突起１２の凸面２０ａの頂点が指向性光吸収シート２の表面よりも飛び出した状態になっているが、凸面２０ａの頂点は指向性光吸収シート２の表面と同レベルであってもよいし、それよりも引っ込んだ位置にあっても良いことは言うまでもない。その場合も、凸部１２の斜面と指向性光吸収シート２に形成されている開口斜面４とは略一致しているのが好ましい。
【０１１４】
なお、図１３はスクリーンの中央近傍を示したものであり、スクリーンの周縁部に向かうに従って焦点Fの位置はスクリーン外側にシフトした見かけの焦点に移動する。それに伴って、突起１２も見かけの焦点近傍に移動することは言うまでもない。
【０１１５】
［実施例９］
図１４に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例を説明するための拡大断面図を模式的に示す。図１４に示す実施例が図１２に示した実施例と異なっている点は、突起１２のピンホール側の表面が凹面２０ｂになっていることである。本発明では、このように開口表面が凹面になっている場合の開口形状をも錐体台形状の開口という。
【０１１６】
図１４ではスクリーンの中心近傍における光の振舞いを示してある。そのため、マイクロレンズ３の曲率半径の中心Ｃに向かって入射した光３３は屈折を受けずにマイクロレンズアレイシート１の中に入り、焦点Fを通過して、突起１２の凹面から外部に光線３４として出射する。一方、マイクロレンズ３の周縁部に入射した光３０は、マイクロレンズ３に入射するとき屈折を受けて焦点Ｆに集光されるようにマイクロレンズアレイシート３内部を光線３１として伝播する。光線３１は焦点Ｆに集光された後、突起１２の凹面２０ｂに到達して、図示しないマイクロレンズ３と凹面２０ｂとの合成焦点から出射したかのように光線３２として出射される。このように、マイクロレンズ３と突起１２の凹面２０ｂとの合成レンズ系を形成することによって、出射光の発散の程度を広い範囲で制御することが可能となり、スクリーンの視角を広げることができた。
【０１１７】
本実施例では、突起１２の凹面２０ｂの頂点が指向性光吸収シート２の表面よりも引っ込んだ位置になっているが、凹面２０ｂの頂点は指向性光吸収シート２の表面と同レベルであってもよいし、それよりも飛び出した位置にあっても良いことは言うまでもない。その場合も、凸部１２の斜面と指向性光吸収シート２に形成されている開口斜面４とは略一致しているのが好ましい。
【０１１８】
なお、図１４はスクリーンの中央近傍を示したものであり、スクリーンの周縁部に向かうに従って焦点Fの位置はスクリーン外側にシフトした見かけの焦点に移動する。それに伴って、突起１２も見かけの焦点近傍に移動することは言うまでもない。
【０１１９】
［実施例１０］
図１５に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例を説明する部分拡大断面図を模式的に示す。図１５が図９と異なっている点は、突起表面に第一光散乱面２１が、指向性光吸収シート２の表面に第二光散乱面２２が形成されていることである。突起表面に第一光散乱面を形成することによって、プロジェクタからの入射光３０や３３がスクリーンを透過した後、スクリーン表面から出射する放射角を広げることができ、視角の広い画像表示を行うことができる。
【０１２０】
また、指向性光吸収シート２の表面に第二光拡散面２２を形成することによって、外部の光がこの第二光拡散面２２で拡散されて画像を見ている人の視点に入ってこないために、実質的に指向性光吸収シート２の表面の黒レベルを向上させることができる。その結果、明るい室内においてもコントラストの低下をまねくことなく、鮮明な画像を表示させることができる。
【０１２１】
なお、この第一光拡散面２１は、突起の表面が図１２に示す傾斜した上底面を持っている場合や、図１３に示す凸面２０ａのような場合や、図１４に示す凹面２０ｂのような場合にも、有効に機能を果たす。
【０１２２】
これら第一光拡散面２１と第二光拡散面２２は、具体的には表面に光の波長レベルあるいはそれよりも若干大きなレベルの凹凸構造を形成することで実現できる。これは、例えばこれらの表面を形成する成形型の表面にシボパターンを形成したものを用いて、表面にシボパターンを形成して第一光散乱面２１と第二光散乱面２２を作製することができる。あるいはまた、スクリーンを図８や図９のように加工した後、サンドブラスト処理やフォトエッチング処理によって表面を粗しても良い。
【０１２３】
第一光拡散面２１のヘイズ値は５５〜１００％程度、第二光拡散面のヘイズ値は３５〜６５％程度が好ましい。
【０１２４】
［実施例１１］
図１６に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例を説明するための拡大断面図を模式的に示す。図１６においては、突起の上底面と指向性光拡散シート２の表面とで形成される背面投射型スクリーンの出射面全面に渡って光拡散粒子２３が図示しないバインダーを介して塗布固着されている。この光拡散粒子２３の機能は第１０実施例における第一光拡散面および第二光拡散面と同じである。しかしながら、本実施例においては光拡散粒子２３を用いるために、突起の表面も指向性光拡散シート２の表面も同一のヘイズ値となってしまうが、外光を入射方向とほぼ同方向に反射するために外光の影響を良く抑えることができるために黒レベルをより高くすることができる。また、マイクロレンズアレイシート１からの透過光に対しては、充分な光拡散性能を有している。
【０１２５】
光拡散粒子２３としては、第３実施例の場合と同様の透明な樹脂ビーズを用いることができる。
【０１２６】
［実施例１２］
図１７に本発明の背面投射型スクリーンを用いた背面投射型画像表示装置の構成例を説明する断面図を模式的に示す。本実施例においては、背面投射型スクリーンは、指向性光吸収シート２４、マイクロレンズアレイシート２５、およびフレネルレンズシート３６とから構成されている。このようにプロジェクタ２６からの投影光の広がり角をフレネルレンズ３６で平行光に補正してマイクロレンズアレイシート２５に照射することによって、部品点数は多くなるが、指向性光吸収シート２４に形成されているピンホールの位置とマイクロレンズとが略同一光軸上に配列するため、指向性光吸収シート２４の加工が容易になるという長所がある。
【０１２７】
［変形例］
なお、上記各実施例では、図１のように外側へ向けて広がった形状の開口の場合と、図７のように内側へ向けて広がった形状の開口の場合とで、異なる態様の例を挙げて説明したが、これらに限定するものではなく、各実施例で挙げた態様は、外側へ向けて広がる開口及び、内側へ向けて広がる開口のいずれに対しても、適用可能なもの全てを組み合わせることができる。さらに、各実施例で挙げた態様同士も、適用可能なもの全てを組み合わせることができる。
【０１２８】
また、上記各実施例では、指向性光吸収シート２をマイクロレンズアレイシート１と一体的に設けたが、指向性光吸収シート２をマイクロレンズアレイシート１以外の他の光学部品に設けても良い。出射光を効率良く出射させる必要のある光学部品全てに用いることができる。この場合、指向性光吸収シート２の構成として、各光学部品に応じた態様の構成を、上述した各実施例の中から適宜選択して施す。複数の実施例の構成を組み合わせてもよい。
【０１２９】
これにより、各光学部品において、外光の影響を受けずに、出射光を効率良く出射させることができ、明るい部屋でもコントラストが高く明るい画面にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の背面投射型スクリーンの要部斜視図である。
【図２】本発明の背面投射型スクリーンを用いた背面投射型表示装置の断面図である。
【図３】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図４】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図５】本発明の背面投射型スクリーンの要部斜視図である。
【図６】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図７】本発明の背面投射型スクリーンの要部斜視図である。
【図８】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図９】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図１０】本発明の背面投射型スクリーンの要部斜視図である。
【図１１】本発明の背面投射型スクリーンの部分斜視図である。
【図１２】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１３】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１４】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１５】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１６】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１７】本発明の背面投射型スクリーンを用いた背面投射型表示装置の断面図である。
【図１８】従来のレンチキュラスクリーンの断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ マイクロレンズアレイシート
２ 指向性光吸収シート
３ マイクロレンズ
４ 側面
５ ピンホール
６ 開口
７ 照明
１１ 光拡散粒子
１２ 突起
１３ 下底面
１４ 側面
１５ 上底面
１６ 下底面
１７ 側面
１８ 上底面
１９ 下底面
２０ 上底面
２０ａ 凸面
２０ｂ 凹面
２１ 第一光散乱面
２２ 第二光散乱面
２３ 光拡散粒子
２４ 指向性光吸収シート
２５ マイクロレンズアレイシート
２６ プロジェクタ
２７ ミラー
２８ フレーム
３６ フレネルレンズシート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面投射型プロジェクションテレビなどの映像表示装置に用いられる背面投射型スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、背面投射型プロジェクションテレビは、低価格で大画面画像を得ることが可能な映像表示装置として市場を伸ばしつつある。
【０００３】
背面投射型プロジェクションテレビに投影される画像の輝度、コントラスト、視角特性は、そこに用いられる背面投射型スクリーンの特性が大きく寄与する。そこで、スクリーンの特性を改善するために、図１８に示すようにプロジェクタからの発散光１０５をフレネルレンズシート１０３で平行光１０６に変換し、平行光に変換された光をマイクロシリンドリカルレンズアレイであるレンチキュラレンズシート１０２でブラックストライプ１０１の隙間１０４に高効率で集光して発散出射させるレンチキュラレンズタイプのものが良く知られていた。このレンチキュラレンズタイプのものでは、さらに視角特性を改善するために、ブラックストライプ１０１を透過した光を光拡散シート１００によってさらに拡散して出射角の広い放射光１０８とするのが一般的であった。このような構成において、フレネルレンズシート１０３とレンチキュラレンズシート１０２は輝度を向上させる機能を有しており、ブラックストライプ１０１は表面の外光の反射を抑えてコントラストを向上させる機能を有している。
【０００４】
レンチキュラレンズタイプの背面投射型スクリーンは、レンチキュラレンズシートが光を1次元方向にしか集光できないために、スクリーンの上下と左右の両方の光出射角を制御するためには互いに稜線が直交した２枚のレンチキュラレンズシートを組み合わせて用いなければならないために、光利用効率が低下し、また部品点数が増えるためにコストアップになってしまうという課題を有していた。このような課題を解決するために、レンチキュラレンズシートの替わりに、上下と左右で曲率の異なる楕円面を持ったマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイシートを用いた背面投射型スクリーンが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
さらにまた、ルーバー状の光吸収壁列をブラックストライプと光拡散シートとの間に配して、外光に対する影響の少ない背面投射型スクリーンを構成した例が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３１５０６号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】特開平１１−１６７１６７号公報（第５項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のマイクロレンズアレイシートを用いた背面投射型スクリーンは、遮光層すなわちピンホールアレイを印刷やフォトリソグラフィーあるいはセルフアライメント法で作製するために、遮光層に厚みを持たせることが困難であり、その結果、照明などの外光に対する遮光効果を高めるのが困難であるという課題を有していた。
【０００８】
一方、ルーバー状光吸収壁列はブラックストライプと併用しないと光透過方向の開口が大きくなり過ぎて充分に外光を遮蔽することができないために、部品点数が多くなり、コストが嵩んで高価になるという課題を有していた。
【０００９】
また、従来のスクリーンは帯電しやすいために、長期間使用していると静電気でホコリを吸着したりして画質を劣化させてしまうという課題を有していた。
【００１０】
すなわち、本発明は、従来のマイクロレンズアレイを用いたスクリーンにおいて、輝度や視角特性を低下させることなく外光に対する遮光効果を向上させてコントラストの良い背面投射型スクリーンを安価に提供するとともに、ホコリを吸着し難いために長期に渡って画質の劣化を起こさない背面投射型スクリーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の背面投射型スクリーンは、平行に入射した光を焦点に集光するマイクロレンズを一方の面に配列してなる透明なマイクロレンズアレイシートと、特定方向からの光を透過し、それ以外の光を吸収する開口を持った指向性光吸収シートとを少なくとも有する背面投射型スクリーンであって、上記開口は、上記マイクロレンズの焦点近傍に開口したピンホールを配列したピンホールアレイであり、上記ピンホールの開口部は錐体台形をしてなる構造とした。
【００１２】
このようにピンホールを錐体台形にした指向性光吸収シートを用いることによって、最小の開口を維持した状態で、照明光など特定の大きさ以上の入射角を持って斜入射する光を有効に吸収することができるために高コントラストの画像を表示できる上に、マイクロレンズ側からの収束光は効率的に出射することができるために輝度を低下させることがなく、上記課題を解決することができた。
【００１３】
また、上記マイクロレンズの配列形状を正方形または矩形としたこ背面投射型スクリーンとした。
【００１４】
このようにすることによって、プロジェクタからの全ての光を効率的に集光することができる上に、上下方向と左右方向で曲率の異なるマイクロレンズであっても細密に充填することが可能となり、その結果輝度の向上を実現することができ上記課題を解決することができた。
【００１５】
さらに、上記ピンホールの配列間隔が、スクリーン中央部から周縁部に向かうに従って広く形成されている構造の背面投射型スクリーンとした。
【００１６】
このことによって、プロジェクタからの発散光に対してフレネルレンズを用いることなく効果的にマイクロレンズで集光された光を各ピンホールから出射することが可能となり、安価で高輝度なスクリーンとすることができ、上記課題を解決することができた。
【００１７】
上記マイクロレンズアレイシートの上記ピンホールアレイによる開口面が凸面または凹面に湾曲したレンズ面となっている構造の背面投射型スクリーンとした。
【００１８】
このように開口を湾曲させることによって、開口からの出射項の広がり角を制御することが可能となり、その結果視角の広い画像が表示可能となり、上記課題を解決することができた。
【００１９】
上記ピンホールを形成する錐体台形の開口部の上底面側が上記マイクロレンズアレイシート側を向いており、上記マイクロレンズの焦点は上記上底面近傍に配されている構造の背面投射型スクリーンとした。
【００２０】
このような構造にすることによって、ある角度以上で斜入射した外光が開口面に到達することを防ぎ、その結果外光の表面反射を防止することが可能となり、コントラストを向上させることができ、上記課題を解決することができた。
【００２１】
上記錐体台形をしたピンホール内部に透明樹脂に分散された拡散粒子が配されている背面投射型スクリーンとした。あるいはまた、上記マイクロレンズアレイシートのマイクロレンズに対向する面において、少なくとも上記ピンホールによって露出している面は光を散乱させるためのシボが形成されている背面投射型スクリーンとした。
【００２２】
このようにすることによって、出射光が拡散し、視角の広い背面投射型スクリーンとなり、上記課題を解決することができた。
【００２３】
さらにまた、上記ピンホールを形成する錐体台形の開口部の下底面が上記マイクロレンズアレイシート側を向いており、上記マイクロレンズアレイシートのマイクロレンズに対向する面には上記ピンホールを形成する錐体台に相似な錐体台突起が一体に形成されており、上記ピンホールを形成する錐体台に上記錐体台突起が篏合した構造の背面投射型スクリーンとした。
【００２４】
このような構成とすることによって、ピンホールの開口位置とマイクロレンズの焦点位置とを正確に合わすことができ、その結果、輝度を損失することなく明るい画像を得ることができ上記課題を解決することができた。
【００２５】
上記ピンホールを形成する錐体台において、その上底面はスクリーン面の中心から最も遠い端部の高さが最も低くなるように傾斜しており、その傾斜の角度はスクリーンの中心から遠い錐体台ほど大きくなるように形成した。
【００２６】
このことによって、マイクロレンズシートの光入射側にフレネルレンズシートなどを用いて光発散角度を調整することなく、スクリーン上のどの点からも一様な光放射角で投影光を出射することが可能となり、輝度分布の視角依存性を低減することが可能となり上記課題を解決することができた。
【００２７】
上記錐体台突起の上底面は光を散乱させるための光散乱面とした。
【００２８】
このようにすることによって、スクリーンからの出射光の放射角を広げることができ、その結果視角に広いスクリーンとすることができ、上記課題を解決することができた。
【００２９】
さらに、上記指向性光吸収シートの出射側の面は光を散乱させるための光散乱面とした。
【００３０】
このことによって指向性光吸収シート表面から視点に入射する光量を低減することが可能となり、その結果、指向性光吸収シート表面の黒レベルが向上し、表示画像のコントラストを向上させることができ、上記課題を解決することができた。
【００３１】
上記指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートは熱可塑性高分子材料で形成されており、上記指向性光吸収シートを形成する材料の軟化点は上記マイクロレンズアレイシートを形成する材料の軟化点よりも高いものを用いた。そして、この指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートとを熱融着により一体に形成した。
【００３２】
このようにすることによって、指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイとの融着を容易にし、また、指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイとを一体化することによって、上記開口位置とマイクロレンズ焦点位置との関係を安定に保つことが出来るようになった。
【００３３】
上記指向性光吸収シートを形成する熱可塑性材料に、カーボン粒子または金属粒子が分散して形成した。
【００３４】
このことによって、指向性光吸収シートの光吸収効果を向上させることができ、上記課題を解決することができた。
【００３５】
上記指向性光吸収シートは表面に光吸収層を形成した金属板によって形成した。
【００３６】
このようにすることによって、本発明の背面投射型スクリーンを安価かつ容易に作製することを可能とし、上記課題を解決することができた。
【００３７】
上記指向性光吸収シートと上記マイクロレンズアレイシートとをインサート成形によって一体に構成した。
【００３８】
このようにすることによって、製造と同時に指向性光拡散シートとマイクロレンズアレイシートとを一体化することができ、品質が安定した背面投射型スクリーンを安価に製造することができ上記課題を解決することができた。
【００３９】
上記指向性光吸収シートの厚みはおよそ４０μｍ以上とした。
【００４０】
このようにすることによって、指向性光拡散シートの指向性を充分に保つことを可能とし上記課題を解決することができた。
【００４１】
上記マイクロレンズアレイシートの光入射面の前に投影光の広がり角を制御するためのフレネルレンズシートを配した。
【００４２】
このようにフレネルレンズを用いることによって、本発明の背面投射型スクリーンの製造を容易にし上記課題を解決することができた。
【００４３】
上記指向性光吸収シート、マイクロレンズアレイシート、およびフレネルレンズシートは帯電防止材料で形成するか、もしくは帯電防止処理を施すかして本発明の背面投射型スクリーンを構成した。
【００４４】
このようにすることによって、本発明の背面投射型スクリーンの各構成要素が帯電することを防ぎ、また、その結果、ホコリを吸着してスクリーン特性を劣化させることがなくなり、上記課題を解決することができた。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の背面投射型スクリーンは、照明などの外光の影響を受けず、また、プロジェクタからの投影光を効率良く出射することができるために、明るい部屋でもコントラストが高く明るい画像を表示させることができるという効果を有する。
【００４６】
また、その結果、比較的低出力の光源を用いても明るい画像を得ることができるために、プロジェクタに用いる光源の寿命を長くすることができると共に、液晶表示素子の寿命を向上させたり、その表示品質を安定させたりすることができるという効果を有する。
【００４７】
さらに、その結果、本発明を用いた背面投射型表示装置の価格を下げることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下に、本発明の背面投射型スクリーンを実施するための最良の形態に関して図面を用いながら説明する。
【００４９】
本発明の背面投射型スクリーンを用いた背面投射型表示装置の１実施形態を図２に示す。本発明の背面投射型スクリーンは、少なくともマイクロレンズアレイシート２５と指向性光吸収シート２４とから構成されている。このスクリーンとフレーム２８は暗箱を形成し、この暗箱中にプロジェクタ２６とミラー２７が配されている。プロジェクタ２６から投影された光画像はミラー２７で反射され、マイクロレンズアレイ２５で例えば行列状に分割された微小領域ごとに集光され、指向性光吸収シート２４に形成された図示されていないピンホールから上記暗箱の外に出射されて画像鑑賞者の視点に入る。
【００５０】
この背面投射型画像表示装置は、プロジェクタ２６からの光画像の輝度が大きいほど、スクリーンの透過率が高いほど明るい画像を得ることができる。また、プロジェクタ２６からの投影画像のコントラストが高いほど、暗箱内が暗いほど、スクリーン外表面の光反射が小さいほど表示画像のコントラストは高くなる。
【００５１】
本発明は、上記のスクリーン透過率を向上させ、暗箱内の明るさを低減させ、スクリーン外表面反射率を低減させて、高輝度で高コントラストな画像を表示可能な背面投射型スクリーンを提供することを目的とする。
【００５２】
マイクロレンズアレイシート２５は、少なくとも片面に平行光を集光するマイクロレンズを配列して形成されている。そのマイクロレンズを形成する面は一般的に非球面をなしているが、設計と加工が容易な球面で構成する場合が多い。このようなマイクロレンズは一般的に行列状に配列する場合が多いが、千鳥状にずらせて最密充填しても良い。
【００５３】
一方、指向性光吸収シートは特定の範囲の入射角を持った光を透過し、それ以外の光は遮断する機能を持っている。本発明の場合、具体的には、上記マイクロレンズで集光された光は少なくとも透過する構造となっている。
【００５４】
このような構造を実現するために、本発明の指向性光吸収シートは、光吸収性の基板に、錐体台形の開口を持ったピンホールを形成した。このピンホールは、上記マイクロレンズの焦点近傍に形成されている。そのため、マイクロレンズによって焦点に集光された光は上記ピンホールに妨げられることなく透過する。一方、外光も開口から入射するが、開口自体がピンホールであるためにその開口率分しかスクリーン内部に入ることはないために、背面投射型表示装置内部で迷光となったり、ノイズ成分となったりする影響を小さくすることができる。さらにまた、開口が錐体台形をしているために斜めに入射してくる外光成分は錐体台形の側面で遮られるために、開口からスクリーン内部に入り込むことがなく、従来から用いられてきた通常のピンホールに比較して実質的に開口率の小さなピンホールとして機能する。一方、スクリーン表面で反射する外光成分に関しても、上記の理由のために、実質的に開口部表面からの反射光は通常のピンホールよりも小さくなる。そのため、本発明の背面投射型スクリーンは従来の背面投射型スクリーンに比較して、より黒レベルが高くなる。その結果、本発明のスクリーンに表示される画像は、外光の存在下においても、輝度（すなわち、白レベル）と黒レベルが高いために、高いコントラストを持った高品質な画像を提供することができる。
【００５５】
本発明の背面投射型スクリーンのもう一つの目的は、静電気でスクリーン表面にホコリが付着することによる画像の表示品質の経時変化を防止することを目的とする。
【００５６】
すなわち、本発明においてはマイクロレンズアレイシートと指向性光吸収シートは非帯電材料を用いたり、非帯電処理したりして帯電しないようになっている。その結果、本発明のスクリーンは長期間使用しても、帯電によるホコリの蓄積がなく、長期間に渡って良好な表示品質を保持することができる。
【００５７】
具体的には、本発明の背面投射型スクリーンに用いる各要素は通常高分子材料で形成されており、指向性光吸収シートは染料や顔料を内部に含んだ、または光吸収性の材料で形成された高分子材料で作られており、マイクロレンズアレイシートは透明な高分子材料で形成されている。
【００５８】
指向性光吸収シートにおいては、カーボン粒子や金属粉末を混合して導電性を向上させることができる。また、指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートにおいては、可溶型界面活性剤、共重合型界面活性剤、またはポリマー型界面活性剤を内部に混練したり、これらを用いて表面処理したりすることによって非帯電材料とすることが可能となる。
【００５９】
なお、本発明の背面投射型スクリーンは、指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートとを、例えばロール成形やプレス成形またはシート厚によっては射出成形で成形することができる。このとき、例えば、一度指向性光吸収シートを成形した後、マイクロレンズアレイシートをそれに重ねて成型加工する、いわゆるインサート成形を行うことによってマイクロレンズシートに形成されたマイクロレンズと、指向性光吸収シートに形成されたピンホールの位置を正確に合わせて作製することが可能となる。
【００６０】
このようなインサート成形を行う場合は、指向性光吸収シートを形成する高分子材料の軟化点がマイクロレンズアレイシートを形成する高分子材料の軟化点よりも高い方が、成形条件の自由度を大きく取ることが可能となり、また加工精度も良くなる。
【００６１】
指向性光吸収シートを例えばアルミニウムなどの金属材料で形成し、その上に黒アルマイト処理などの光吸収処理を施したものを用いることによって、上記インサート成形はより簡単に行うことが可能となる。
【００６２】
以下に本発明の照明装置に関する実施例を、図面を用いて具体的に説明する。
【００６３】
［実施例１］
図１は本発明の背面投射型スクリーンに係る１実施例を示した要部拡大斜視断面図である。図１において、マイクロレンズアレイシート１は、一方の面にマイクロレンズ３が形成された透明なシートである。マイクロレンズ３は表面が球面、楕円面、非球面等で形成された微小なレンズである。用途等の諸条件に応じた形状に形成される。マイクロレンズアレイシート１は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリエチレン樹脂などの透明な高分子材料で形成することができる。
【００６４】
マイクロレンズ３は正方形または矩形に分割された領域の中心を対称の中心とした球面または楕円面等となっている。この正方形または矩形に分割された領域のピッチは、１００〜５００μｍであり、典型的には１５０〜２２０μｍとするのが好ましい。
【００６５】
また、マイクロレンズアレイシート１のシート厚はおよそ４００μｍ以上あることが望ましいが、使用する材料の屈折率やマイクロレンズアレイのピッチによっては、それよりも薄くても良い。
【００６６】
マイクロレンズ３が形成されている領域は上記のように微小な領域であるために、マイクロレンズ３の個々の領域においては、プロジェクタからの投影画像は近似的に平行光であると考えることができる。
【００６７】
マイクロレンズ３側から入射した平行光は、指向性光吸収シート側の所定の点（焦点）に集光される。この指向性光吸収シート側の焦点は、マイクロレンズ３が球面レンズであるときは一般に１点であるが、マイクロレンズ３が楕円レンズである場合は非点となり、楕円の長軸方向と短軸方向で異なった２点に集光される。しかし、どちらの場合においても、これらの焦点は指向性光吸収シート２に形成されているピンホール５の近傍にある。なおここでは、マイクロレンズ３の焦点が指向性光吸収シート２の内側に位置するように設定したが、指向性光吸収シート２と整合する位置、指向性光吸収シート２の外側位置でもよい。諸条件に応じて適宜設定する。
【００６８】
ピンホール５の大きさは、上記マイクロレンズ３の焦点近傍において、マイクロレンズ３で集光された入射光の光束とほぼ同じ大きさ（直径）又は当該光束より大きく設定されている。これにより、マイクロレンズ３で集光された入射光を全て外部に透過させると共に、外部からの光をマイクロレンズアレイシート１の内部に極力侵入させないようにしている。なお、ピンホール５の形状は、マイクロレンズ３により焦点に絞られる光の形状に合わせて、円形、楕円形、四角形（正方形、長方形）等に適宜設定される。
【００６９】
ピンホール５の開口６の形状は、図１に示すように錐体台形をしている。図１に示す例では、上底面（図１中の右側面）がピンホール５と一致し、下底面（図１中の左側面）が開いた台円錐形（断面形状が台形状）を有している。なお、この開口６の形状は、入射光が上下左右に同じ角度で広がるように設定する場合は図１のように円錐形状にするが、要求される条件に応じて、横長、縦長の楕円形円錐状や、正方形又は長方形の四角錐状等に適宜設定する。また、後述するように、階段台形状に形成してもよい。
【００７０】
指向性光吸収シート２の開口６以外の部分は光吸収材料で形成されており、開口６以外の部分に照射された光は吸収されて透過されない。この光吸収材料としては、高分子材料に金属粉やカーボン粉を混合して着色したものや、黒色染料を混合して着色したものを用いることができる。
【００７１】
指向性光吸収シート２の開口６の部分は、設定によって、透明の合成樹脂を充たしたり、空洞にしたりする。マイクロレンズアレイシート１と同一材料を用いることもあるが、通常は指向性光吸収シート２の開口６と上記マイクロレンズアレイシート１の屈折率の比が、その境界でピンホール５を外部へ向けて通過した光が適切な方向に偏向されるように設定する。具体的には、マイクロレンズアレイシート１に用いられる材料の屈折率との関係で決まる屈折率、即ち、ピンホール５を外部へ向けて通過した光が拡散される屈折率の透明材料を用いる。
【００７２】
図１に示した背面投射型スクリーンに対する光の振る舞いを図３に示す。図３には、平行光がスクリーン面に垂直に入射する場合を示している。このように光がスクリーン面に垂直に入射するのはスクリーンの中央付近である。
【００７３】
ここでは、マイクロレンズ３が球面レンズである場合を説明する。マイクロレンズ３を形成する球面の中心をCとすると、中心Cに向かって入射した光は、そのまま直進して焦点Fを通過する。焦点Fの位置は、マイクロレンズアレイシート１を形成する材料の屈折率と、マイクロレンズ３の曲率半径、および空気の屈折率によって決まる。図３では、焦点Fはマイクロレンズシート１の内部にあるが、ピンホール５の近傍であればマイクロレンズアレイシート１の外部にあっても良い。
【００７４】
一方、マイクロレンズ３の端部に入射した光３０は、マイクロレンズ３で屈折されて焦点Fを通り、マイクロレンズアレイシート１の他面に入射し、スネルの法則に従って屈折され光線３２として出射する。マイクロレンズアレイシート１を構成する材料の屈折率は、出射側の媒質（空気）の屈折率よりも大きいために、出射光３２の出射角は入射面への入射角よりも広くなる。その結果、より視角を広げることができる。
【００７５】
指向性光吸収シート２の開口６は円錐体台形をしている。この円錐台の頂角は、マイクロレンズアレイシート１からの光出射角と同程度か、それよりも大きくなっている。そのため、マイクロレンズアレイシート１から出射した光は、指向性光吸収シート２に吸収されることなく出射される。
【００７６】
一方、外光３５のように照明７から大きな入射角でスクリーンに入射する光は、指向性光吸収シート２で吸収される。この外光の入射角が円錐体台の頂角よりも小さい場合にも、ピンホール５に直接入射してきた光以外は全て指向性光吸収シート２で吸収される。多くの場合、室内照明は天井に設けられており、また窓からの外光なども背面投射型表示装置の側面から入射する場合が多いために、外光の多くの割合が円錐体台の頂角よりも大きな入射角で入射すると考えられる。そのために、本発明のスクリーンは外光の多くを吸収して、高い黒レベルを実現することができるのである。
【００７７】
また、ピンホール５を通してスクリーン内部に入射する光は、おおよそ開口６の円錐体台の頂角よりも小さな入射角の光であるために円錐体台形の開口６の側面４で吸収されるために、従来のピンホールを用いた場合にスクリーン内部に入射する光よりも減少する。すなわち、背面投射型表示装置の暗箱内に入射する光を従来のものに比較して減少させることができる。
【００７８】
以上の結果から、本発明の背面投射型スクリーンは、表示画像のコントラストを改善することが可能となる。
【００７９】
図４に、平行光がスクリーン面に対して傾斜して入射する部分における本発明のスクリーンの構造について説明する。この場合、外光に対する作用は、図３で説明した場合と同様であるためにその説明を省略する。
【００８０】
図４において、入射光のうちマイクロレンズ３の中心Cに向かって入射してきた光は直線的にマイクロレンズアレイシート１内部を透過し、見かけの焦点Ｆ１を通過して他面に到達する。この見かけの焦点Ｆ１は、垂直入射光に対する焦点Fと略同一平面上にある。一方、マイクロレンズ３の端部に入射した光３０はマイクロレンズ３の表面で屈折されて、見かけの焦点F1に集光され他面に到達する。
【００８１】
指向性光吸収シート２に形成されているピンホール５は、見かけの焦点Ｆ１の近傍に設けられている。すなわち、ピンホール５は実質的に光を集光する焦点の近傍に設けられているのである。このピンホール５の中心は、マイクロレンズ３の中心Cに向かって入射する光の入射角と、中心Cと他面との距離によって決定することができる。例えば、光入射角が３０度で、中心Cと他面との距離が２５０μｍであるならば、ピンホール５の中心を図３で示した場合よりも、およそ１４５μｍ上にずらして形成すれば良いことが分かる。
【００８２】
図２に示したように、プロジェクタからの光の出射角はスクリーンの中心と端部で異なっている。これはスクリーンの上下方向と左右方向の両方について言えることである。その違いの程度は、プロジェクタの仕様や画面の大きさなどによって異なってくる。従って、本発明の背面投射型スクリーンは、背面投射型表示装置の構成に応じて、ピンホール５の配列間隔をスクリーン中央部から周縁部に向かうに従って広く形成して、プロジェクタからの投影画像がピンホールから効率的に出射されるように形成されている。
【００８３】
［実施例２］
図５に本発明の背面投射型スクリーンに係る他の実施例に関する拡大断面図を模式的に示す。図５に示す実施例が、図１に示す実施例と異なっている点は、ピンホール５の形状が正方形または矩形になっており、また開口６の形状が四角錘体台形になっていることである。それ以外の部分に関しての機能は第一実施例と同様であるために、その説明を省略する。
【００８４】
図５に示す実施例では、ピンホール５の形状が正方形または矩形になっており、開口部６が四角錘台形となっているために、指向性光吸収シート２に上下方向と左右方向に異方性を持たせることができる。上述したように、照明光や窓などからの外光は、上下方向および左右方向からスクリーンに入射する場合が多く、このような構造にすることによって各々の外光を効率良く遮光することができる。
【００８５】
さらにまた、スクリーンからの出射角を上下方向と左右方向で異ならせる場合、すなわち、マイクロレンズ３の上下方向と左右方向の球半径が異なる楕円レンズを用いる場合は、開口６の四角錐体台形状における上下方向と左右方向の頂角を上記出射角に対して最適化することによって、出射効率と遮光効率の両方を最大化することが可能となる。
【００８６】
さらにまた、開口６の断面形状を四角錐体の台形とすることによって、この形状をプレス成形やロール成形で形成するための成形型の加工が極めて容易になり、安価に指向性光吸収シートを製造することが可能となった。
【００８７】
［実施例３］
図６に本発明の背面投射型スクリーンに係る実施例の拡大断面図を模式的に示す。図６が図４と異なっている点は、指向性光吸収シート２に形成されている開口内に光散乱粒子１１が透明なバインダーと共に充填されている点である。
【００８８】
図４に示すようにスクリーンの端部でピンホール５の位置を外側にずらすことによって、プロジェクタからの光を効率良くスクリーン面から出射させることができるが、その結果、スクリーン中央部と端部とで、出射光の放射分布が異なり視角依存性が異なってくる。すなわち、画面を見る角度によって、スクリーン上の画像の明るさが異なることになる。
【００８９】
図６ではこのような場合でも、スクリーンからの出射光の放射分布の偏りを少なくして、スクリーン上の画像をどの角度から見ても一様な輝度で観察できるようにしたものである。すなわち、マイクロレンズ３で焦点Ｆ１に集光された光はピンホール５から円錐体台形の開口に入射する。この開口には光拡散粒子１１が図示されない透明なバインダーで結合されて充填されているため、開口に入射した光は拡散されて出射される。その結果、出射光の放射分布の偏りが均一化して、視角依存性を向上させることができる。
【００９０】
光拡散粒子としては、アクリル樹脂やポリスチレン樹脂などの透明な高分子で形成された透明あるいは透光性のビーズを用いることができる。この光拡散粒子の粒径と屈折率を調節することによって、スクリーンから出射する光の拡散性能を制御することができる。例えば、上記のアクリル樹脂やスチレン樹脂のビーズを用いる場合は、粒径１〜２０μｍ程度のものを適当な粒度分布を持たせてやれば良い。
【００９１】
図６には明確に示していないが、上記の光拡散粒子１１は、開口内部のみ以外にも、指向性光吸収シート２の表面に塗布しても良い。そのことによって、指向性光吸収シート２の表面の光沢反射を抑え、より黒いスクリーン面を実現することができる。
【００９２】
［実施例４］
図７に本発明の背面投射型スクリーンに係る実施例を表す拡大斜視断面図を模式的に示す。図７に示す実施例においては、マイクロレンズアレイシート１におけるマイクロレンズ３の集光点に対応した位置に円錐台形の突起１２が形成されている点である。この突起１２は、マイクロレンズアレイシート１と別体に設けても良いが、光学的界面を形成しないで一体に設けるのが好ましい。
【００９３】
突起１２は、下底面１３をマイクロレンズ３側に、上底面５をスクリーン表面側に向けて形成されており、側面４はマイクロレンズ３側に開いて傾斜している。
【００９４】
突起１２は、指向性光吸収シート２に設けられたピンホールに嵌合されている。指向性光吸収シート２のピンホール以外の部分は、光吸収材料で形成されている。
【００９５】
図８に図７で示した本発明の背面投射型スクリーンの中央部近傍における光の振舞いを説明するための説明図を示す。図８において、マイクロレンズ３に入射した平行光のうちレンズの中心Ｃに向かって入射してきた光３３は、そのまま直進して焦点Ｆを通過してそのままスクリーン出射面から出射する。指向性光吸収シート２のピンホールは突起１２の上底面部に対応し、焦点Ｆはそのピンホールの近傍にある。図８においては、焦点Ｆは突起１２の内部にあるが、ピンホールの近傍であればスクリーン外部にあっても良い。
【００９６】
一方、マイクロレンズ３に入射してきた平行光の内、レンズ周縁部に入射してきた光３０はマイクロレンズ３の表面で屈折され焦点Ｆに集光され、突起１２の上底面すなわちピンホールで屈折を受けてスクリーン表面から出射される。焦点Ｆはピンホールの近傍にあるために、マイクロレンズ３で集光された光は、指向性光吸収シート２に形成されている円錐体台形の開口の側面４で吸収をほとんど受けることなく、効率良くスクリーンから出射される。
【００９７】
一方、照明７などからの外光は、光線３５で示すようにスクリーン表面に斜入射してくる。このような外光の内、指向性光吸収シート２のピンホールが形成されていない表面に照射された光は、そのまま指向性光吸収シート２によって吸収されて、スクリーン内部に入ることはないし、観察者の視点に入ることもない。また、図８に示すように、光線３５のようにある入射角以上の角度でピンホール内部に入射した光も、屈折されて突起１２内部に入射した後、側面４で吸収を受けてスクリーン内部に入り込むことはない。この遮光効果は、指向性光吸収シート２の開口率が小さく、指向性光吸収シート２の厚みが厚いほど大きくなる。典型的には、この指向性光吸収シート２の厚みは４０μｍ以上あるのが好ましい。
【００９８】
図９に本実施例の背面投射型スクリーンの周縁部における光の振舞いについての説明図を示す。スクリーン周縁部においては、プロジェクタからマイクロレンズ３に入射する光はマイクロレンズ３の光軸に対して傾斜している。しかしながら、入射光線の内マイクロレンズの曲率中心Ｃに向かって入射してきた光線はマイクロレンズ３の表面で屈折を受けることなく直進し、見かけの焦点Ｆ１を通過して、突起の上底面から屈折を受けて光線３４のように出射する。
【００９９】
一方、マイクロレンズ３の周縁部に入射してきた光線３０は、マイクロレンズ３の表面で屈折を受けて見かけの焦点Ｆ１に集光され、その後突起の上底面から屈折を受けて光線３２のように出射する。
【０１００】
言うまでもないが、円錐体台形状をした突起はその回転中心近傍に見かけの焦点が来るように形成されている。この見かけの焦点Ｆ１が焦点Ｆからのシフト量は、マイクロレンズ３の曲率半径中心Ｃと焦点Ｆとの距離、および光線３３と直線ＣＦとがなす角度によって決まる。言いかえれば、マイクロレンズ３の曲率半径とマイクロレンズアレイシート１の屈折率、および光線３３と直線ＣＦがなす角度によって決定される。
【０１０１】
従って、マイクロレンズアレイシート１に形成された突起、言いかえれば、指向性光吸収シート２に形成されているピンホールの間隔はスクリーンの中心から離間するに従って広く形成される。このようにすることによって、本発明のスクリーンのマイクロレンズアレイシート１に入射したプロジェクタからの光を全て効率良く指向性光吸収シート２に形成されたピンホールアレイに導くことが可能となり、高輝度な画面を実現することができる。
【０１０２】
なお、このときスクリーン中心部と周縁部とでは投影画像の画素間隔に違いが出てくるが、その量は高だか数百μｍであるため、実際に観察される画像に違和感は生じない。
【０１０３】
［実施例５］
図１０に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例について拡大断面図を用いて模式的に示す。図１０が図７と異なっている点は、マイクロレンズアレイに形成されている突起形状あるいは指向性光吸収シート２に形成されているピンホールの開口形状が四角錐台形になっている点である。すなわち、傾斜した側面１４を持ってマイクロレンズアレイシートに連続した下底面１６とピンホールとしての上底面１５とからなる四角錐台形の突起アレイがマイクロレンズアレイに対向して形成されている。この四角錐台形の突起の間隙は指向性光吸収シート２で充填されている。
【０１０４】
このような構造にすることによって、第二実施例と同様に、指向性光吸収シート２に面内方向の異方性を付与することができ、左右と上下の放射角異方性を持たせたマイクロレンズアレイを用いた場合にも、出射効率の最適化をはかることができる。
【０１０５】
また、突起およびピンホール開口の形状を四角錐台形とすることによって、これらの要素を製造するための金型の加工が容易になり、製造コストを低減化することができた。
【０１０６】
［実施例６］
図１１に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例についての拡大断面図を模式的に示す。図１１に示す背面投射型スクリーンのマイクロレンズアレイシート１に設けられている突起および指向性光吸収シート２に設けられているピンホールの開口形状は、マイクロレンズアレイシート１側に向かうに従って、ステップ状（階段台形状）に大きくなっていく形状となっている。このとき、開口の側面１７は不連続で略垂直な面となっている。本発明では、このように上底面１８から下底面１９に向かってステップ状に次第に大きくなっていく形状も錐体台形状として考える。このステップが微小な無数に多くのものとなっているものが、図１０に示した四角錐体台形の開口である。
【０１０７】
図１１に示す錐体台のステップ数を２から５程度にすることによって、極めてこれらの突起やピンホール開口を作製するのが容易になる。また、このようにすることによっても、実質的に上記までに説明してきた指向性光吸収シートとしての特性をほぼ維持することが可能となる。
【０１０８】
［実施例７］
図１２に本発明の背面投射型スクリーンに係る他の実施例についての拡大断面図を模式的に示す。図１２に示す実施例においては、実施例４から６に示した実施例における突起の上底面２０を傾斜して形成したものである。この傾斜の角度は、マイクロレンズ３の曲率半径の中心Ｃに入射してきた光線３３が見かけの焦点Ｆ１を通過して、上記上底面２０から出射するときの出射角がゼロ度になるように傾斜させてある。すなわち、このときスクリーン表面から出射される光線３４はスクリーン面に垂直に出射される。このような角度は、上底面への光入射角とマイクロレンズアレイシート１の屈折率が分かっていると、スネルの法則から容易に求めることができる。
【０１０９】
背面投射型スクリーンの中心から周縁部にずれるに従って光線３３の傾きは大きくなるから、突起の上底面２０の傾きもスクリーンの周縁部になるに従って大きくなる。言いかえれば、上記上底面２０の傾斜の角度はスクリーンの中心から遠い錐体台ほど大きくなるように形成され、その上底面２０はスクリーン面の中心から最も遠い端部の高さが最も低くなるように傾斜している。
【０１１０】
このようにすることによって、従来の背面投射型スクリーンのようにフレネルレンズを用いてプロジェクタからの光の広がり角を補正することなく、スクリーンのどの位置から出射される光の放射分布も一様となり、スクリーン上の画像のスクリーン位置による視角依存性を低減することが可能となる。
【０１１１】
［実施例８］
図１３に本発明の背面投射型スクリーンに係る他の実施例を説明するための拡大断面図を模式的に示す。図１３において、突起１２のピンホール側の表面が外側に凸面２０ａになっている。本発明では、このように開口表面が凸面になっている場合の開口形状をも錐体台形状の開口という。
【０１１２】
図１３ではスクリーンの中心近傍における光の振舞いを示してある。そのため、マイクロレンズ３の曲率半径の中心Ｃに向かって入射した光３３は屈折を受けずにマイクロレンズアレイシート１の中に入り、突起１２の凸面から外部に光線３４として出射する。本実施例の場合は、マイクロレンズ３の焦点Ｆはマイクロレンズアレイシート１の外にある。一方、マイクロレンズ３の周縁部に入射した光３０は、マイクロレンズ３に入射するとき屈折を受けて焦点Ｆに集光されるようにマイクロレンズアレイシート３内部を光線３１として伝播する。光線３１は焦点Ｆに到達する前に突起１２の凸面２０ａに到達して、図示しないマイクロレンズ３と凸面２０ａとの合成焦点に集光され光線３２として出射される。このように、マイクロレンズ３と突起１２の凸面２０ａとの合成レンズ系を形成することによって、出射光の発散の程度を広い範囲で制御することが可能となり、スクリーンの視角を広げることができた。
【０１１３】
本実施例では、突起１２の凸面２０ａの頂点が指向性光吸収シート２の表面よりも飛び出した状態になっているが、凸面２０ａの頂点は指向性光吸収シート２の表面と同レベルであってもよいし、それよりも引っ込んだ位置にあっても良いことは言うまでもない。その場合も、凸部１２の斜面と指向性光吸収シート２に形成されている開口斜面４とは略一致しているのが好ましい。
【０１１４】
なお、図１３はスクリーンの中央近傍を示したものであり、スクリーンの周縁部に向かうに従って焦点Fの位置はスクリーン外側にシフトした見かけの焦点に移動する。それに伴って、突起１２も見かけの焦点近傍に移動することは言うまでもない。
【０１１５】
［実施例９］
図１４に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例を説明するための拡大断面図を模式的に示す。図１４に示す実施例が図１２に示した実施例と異なっている点は、突起１２のピンホール側の表面が凹面２０ｂになっていることである。本発明では、このように開口表面が凹面になっている場合の開口形状をも錐体台形状の開口という。
【０１１６】
図１４ではスクリーンの中心近傍における光の振舞いを示してある。そのため、マイクロレンズ３の曲率半径の中心Ｃに向かって入射した光３３は屈折を受けずにマイクロレンズアレイシート１の中に入り、焦点Fを通過して、突起１２の凹面から外部に光線３４として出射する。一方、マイクロレンズ３の周縁部に入射した光３０は、マイクロレンズ３に入射するとき屈折を受けて焦点Ｆに集光されるようにマイクロレンズアレイシート３内部を光線３１として伝播する。光線３１は焦点Ｆに集光された後、突起１２の凹面２０ｂに到達して、図示しないマイクロレンズ３と凹面２０ｂとの合成焦点から出射したかのように光線３２として出射される。このように、マイクロレンズ３と突起１２の凹面２０ｂとの合成レンズ系を形成することによって、出射光の発散の程度を広い範囲で制御することが可能となり、スクリーンの視角を広げることができた。
【０１１７】
本実施例では、突起１２の凹面２０ｂの頂点が指向性光吸収シート２の表面よりも引っ込んだ位置になっているが、凹面２０ｂの頂点は指向性光吸収シート２の表面と同レベルであってもよいし、それよりも飛び出した位置にあっても良いことは言うまでもない。その場合も、凸部１２の斜面と指向性光吸収シート２に形成されている開口斜面４とは略一致しているのが好ましい。
【０１１８】
なお、図１４はスクリーンの中央近傍を示したものであり、スクリーンの周縁部に向かうに従って焦点Fの位置はスクリーン外側にシフトした見かけの焦点に移動する。それに伴って、突起１２も見かけの焦点近傍に移動することは言うまでもない。
【０１１９】
［実施例１０］
図１５に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例を説明する部分拡大断面図を模式的に示す。図１５が図９と異なっている点は、突起表面に第一光散乱面２１が、指向性光吸収シート２の表面に第二光散乱面２２が形成されていることである。突起表面に第一光散乱面を形成することによって、プロジェクタからの入射光３０や３３がスクリーンを透過した後、スクリーン表面から出射する放射角を広げることができ、視角の広い画像表示を行うことができる。
【０１２０】
また、指向性光吸収シート２の表面に第二光拡散面２２を形成することによって、外部の光がこの第二光拡散面２２で拡散されて画像を見ている人の視点に入ってこないために、実質的に指向性光吸収シート２の表面の黒レベルを向上させることができる。その結果、明るい室内においてもコントラストの低下をまねくことなく、鮮明な画像を表示させることができる。
【０１２１】
なお、この第一光拡散面２１は、突起の表面が図１２に示す傾斜した上底面を持っている場合や、図１３に示す凸面２０ａのような場合や、図１４に示す凹面２０ｂのような場合にも、有効に機能を果たす。
【０１２２】
これら第一光拡散面２１と第二光拡散面２２は、具体的には表面に光の波長レベルあるいはそれよりも若干大きなレベルの凹凸構造を形成することで実現できる。これは、例えばこれらの表面を形成する成形型の表面にシボパターンを形成したものを用いて、表面にシボパターンを形成して第一光散乱面２１と第二光散乱面２２を作製することができる。あるいはまた、スクリーンを図８や図９のように加工した後、サンドブラスト処理やフォトエッチング処理によって表面を粗しても良い。
【０１２３】
第一光拡散面２１のヘイズ値は５５〜１００％程度、第二光拡散面のヘイズ値は３５〜６５％程度が好ましい。
【０１２４】
［実施例１１］
図１６に本発明の背面投射型スクリーンに係る別の実施例を説明するための拡大断面図を模式的に示す。図１６においては、突起の上底面と指向性光拡散シート２の表面とで形成される背面投射型スクリーンの出射面全面に渡って光拡散粒子２３が図示しないバインダーを介して塗布固着されている。この光拡散粒子２３の機能は第１０実施例における第一光拡散面および第二光拡散面と同じである。しかしながら、本実施例においては光拡散粒子２３を用いるために、突起の表面も指向性光拡散シート２の表面も同一のヘイズ値となってしまうが、外光を入射方向とほぼ同方向に反射するために外光の影響を良く抑えることができるために黒レベルをより高くすることができる。また、マイクロレンズアレイシート１からの透過光に対しては、充分な光拡散性能を有している。
【０１２５】
光拡散粒子２３としては、第３実施例の場合と同様の透明な樹脂ビーズを用いることができる。
【０１２６】
［実施例１２］
図１７に本発明の背面投射型スクリーンを用いた背面投射型画像表示装置の構成例を説明する断面図を模式的に示す。本実施例においては、背面投射型スクリーンは、指向性光吸収シート２４、マイクロレンズアレイシート２５、およびフレネルレンズシート３６とから構成されている。このようにプロジェクタ２６からの投影光の広がり角をフレネルレンズ３６で平行光に補正してマイクロレンズアレイシート２５に照射することによって、部品点数は多くなるが、指向性光吸収シート２４に形成されているピンホールの位置とマイクロレンズとが略同一光軸上に配列するため、指向性光吸収シート２４の加工が容易になるという長所がある。
【０１２７】
［変形例］
なお、上記各実施例では、図１のように外側へ向けて広がった形状の開口の場合と、図７のように内側へ向けて広がった形状の開口の場合とで、異なる態様の例を挙げて説明したが、これらに限定するものではなく、各実施例で挙げた態様は、外側へ向けて広がる開口及び、内側へ向けて広がる開口のいずれに対しても、適用可能なもの全てを組み合わせることができる。さらに、各実施例で挙げた態様同士も、適用可能なもの全てを組み合わせることができる。
【０１２８】
また、上記各実施例では、指向性光吸収シート２をマイクロレンズアレイシート１と一体的に設けたが、指向性光吸収シート２をマイクロレンズアレイシート１以外の他の光学部品に設けても良い。出射光を効率良く出射させる必要のある光学部品全てに用いることができる。この場合、指向性光吸収シート２の構成として、各光学部品に応じた態様の構成を、上述した各実施例の中から適宜選択して施す。複数の実施例の構成を組み合わせてもよい。
【０１２９】
これにより、各光学部品において、外光の影響を受けずに、出射光を効率良く出射させることができ、明るい部屋でもコントラストが高く明るい画面にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の背面投射型スクリーンの要部斜視図である。
【図２】本発明の背面投射型スクリーンを用いた背面投射型表示装置の断面図である。
【図３】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図４】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図５】本発明の背面投射型スクリーンの要部斜視図である。
【図６】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図７】本発明の背面投射型スクリーンの要部斜視図である。
【図８】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図９】本発明の背面投射型スクリーンの要部断面図である。
【図１０】本発明の背面投射型スクリーンの要部斜視図である。
【図１１】本発明の背面投射型スクリーンの部分斜視図である。
【図１２】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１３】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１４】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１５】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１６】本発明の背面投射型スクリーンの部分断面図である。
【図１７】本発明の背面投射型スクリーンを用いた背面投射型表示装置の断面図である。
【図１８】従来のレンチキュラスクリーンの断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１ マイクロレンズアレイシート
２ 指向性光吸収シート
３ マイクロレンズ
４ 側面
５ ピンホール
６ 開口
７ 照明
１１ 光拡散粒子
１２ 突起
１３ 下底面
１４ 側面
１５ 上底面
１６ 下底面
１７ 側面
１８ 上底面
１９ 下底面
２０ 上底面
２０ａ 凸面
２０ｂ 凹面
２１ 第一光散乱面
２２ 第二光散乱面
２３ 光拡散粒子
２４ 指向性光吸収シート
２５ マイクロレンズアレイシート
２６ プロジェクタ
２７ ミラー
２８ フレーム
３６ フレネルレンズシート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に入射した光を焦点に集光するマイクロレンズを一方の面に配列してなる透明なマイクロレンズアレイシートと、
特定方向からの光を透過し、それ以外の光を吸収する開口を持った指向性光吸収シートとを少なくとも有する背面投射型スクリーンであって、
上記指向性光吸収シートの開口は、上記マイクロレンズの上記焦点近傍に開口したピンホールを配列したピンホールアレイであり、
上記ピンホールの開口部は錐体台形又は階段台形をしてなることを特徴とする背面投射型スクリーン。
【請求項２】
上記マイクロレンズの配列形状を正方形または矩形とした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。
【請求項３】
上記ピンホールの配列間隔が、スクリーン中央部から周縁部に向かうに従って広く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項４】
上記マイクロレンズアレイシートの上記ピンホールアレイによる開口面が凸面または凹面に湾曲したレンズ面となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項５】
上記ピンホールを形成する錐体台形の開口部の上底面側が上記マイクロレンズアレイシート側を向いており、上記マイクロレンズの焦点は上記上底面近傍に配されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項６】
上記錐体台形をしたピンホール内部に透明樹脂に分散された拡散粒子が配されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項７】
上記マイクロレンズアレイシートのマイクロレンズに対向する面において、少なくとも上記ピンホールによって露出している面は光を散乱させるためのシボが形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項８】
上記ピンホールを形成する錐体台形の開口部の下底面が上記マイクロレンズアレイシート側を向いており、
上記マイクロレンズアレイシートのマイクロレンズに対向する面には上記ピンホールを形成する錐体台形に相似な錐体台形の突起が一体に形成されており、
上記ピンホールを形成する錐体台に上記錐体台形の突起が篏合してなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項９】
上記ピンホールを形成する錐体台において、
その上底面はスクリーン面の中心から最も遠い端部の高さが最も低くなるように傾斜しており、
前記傾斜の角度はスクリーンの中心から遠い錐体台ほど大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項８に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１０】
上記錐体台形の突起の上底面は光を散乱させるための光散乱面になっていることを特徴とする請求項８又は９に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１１】
上記指向性光吸収シートの出射側の面は光を散乱させるための光散乱面になっていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１２】
上記指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートは熱可塑性高分子材料で形成されており、上記指向性光吸収シートを形成する材料の軟化点は上記マイクロレンズアレイシートを形成する材料の軟化点よりも高いことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１３】
上記指向性光吸収シートと上記マイクロレンズアレイシートとは熱融着により一体に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１４】
上記指向性光吸収シートを形成する熱可塑性材料は、カーボン粒子または金属粒子が分散されてなることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１５】
上記指向性光吸収シートは表面に光吸収層を形成した金属板によって形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１６】
上記指向性光吸収シートと上記マイクロレンズアレイシートとはインサート成形によって一体に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１７】
上記指向性光吸収シートの厚みはおよそ４０μｍ以上あることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１８】
上記マイクロレンズアレイシートの光入射面の前に投影光の広がり角を制御するためのフレネルレンズシートが配されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１９】
上記指向性光吸収シート、マイクロレンズアレイシート、又はフレネルレンズシートのいずれか又は全てが帯電防止材料で形成されているか、もしくは帯電防止処理が施されていることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１】
平行に入射した光を焦点に集光するマイクロレンズを一方の面に配列してなる透明なマイクロレンズアレイシートと、
特定方向からの光を透過し、それ以外の光を吸収する開口を持った指向性光吸収シートとを少なくとも有する背面投射型スクリーンであって、
上記指向性光吸収シートの開口は、上記マイクロレンズの上記焦点近傍に開口したピンホールを配列したピンホールアレイであり、
上記ピンホールの開口部は錐体台形又は階段台形をしてなることを特徴とする背面投射型スクリーン。
【請求項２】
上記マイクロレンズの配列形状を正方形または矩形とした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。
【請求項３】
上記ピンホールの配列間隔が、スクリーン中央部から周縁部に向かうに従って広く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項４】
上記マイクロレンズアレイシートの上記ピンホールアレイによる開口面が凸面または凹面に湾曲したレンズ面となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項５】
上記ピンホールを形成する錐体台形の開口部の上底面側が上記マイクロレンズアレイシート側を向いており、上記マイクロレンズの焦点は上記上底面近傍に配されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項６】
上記錐体台形をしたピンホール内部に透明樹脂に分散された拡散粒子が配されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項７】
上記マイクロレンズアレイシートのマイクロレンズに対向する面において、少なくとも上記ピンホールによって露出している面は光を散乱させるためのシボが形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項８】
上記ピンホールを形成する錐体台形の開口部の下底面が上記マイクロレンズアレイシート側を向いており、
上記マイクロレンズアレイシートのマイクロレンズに対向する面には上記ピンホールを形成する錐体台形に相似な錐体台形の突起が一体に形成されており、
上記ピンホールを形成する錐体台に上記錐体台形の突起が篏合してなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項９】
上記ピンホールを形成する錐体台において、
その上底面はスクリーン面の中心から最も遠い端部の高さが最も低くなるように傾斜しており、
前記傾斜の角度はスクリーンの中心から遠い錐体台ほど大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項８に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１０】
上記錐体台形の突起の上底面は光を散乱させるための光散乱面になっていることを特徴とする請求項８又は９に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１１】
上記指向性光吸収シートの出射側の面は光を散乱させるための光散乱面になっていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１２】
上記指向性光吸収シートとマイクロレンズアレイシートは熱可塑性高分子材料で形成されており、上記指向性光吸収シートを形成する材料の軟化点は上記マイクロレンズアレイシートを形成する材料の軟化点よりも高いことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１３】
上記指向性光吸収シートと上記マイクロレンズアレイシートとは熱融着により一体に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１４】
上記指向性光吸収シートを形成する熱可塑性材料は、カーボン粒子または金属粒子が分散されてなることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１５】
上記指向性光吸収シートは表面に光吸収層を形成した金属板によって形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１６】
上記指向性光吸収シートと上記マイクロレンズアレイシートとはインサート成形によって一体に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１７】
上記指向性光吸収シートの厚みはおよそ４０μｍ以上あることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１８】
上記マイクロレンズアレイシートの光入射面の前に投影光の広がり角を制御するためのフレネルレンズシートが配されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【請求項１９】
上記指向性光吸収シート、マイクロレンズアレイシート、又はフレネルレンズシートのいずれか又は全てが帯電防止材料で形成されているか、もしくは帯電防止処理が施されていることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の背面投射型スクリーン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−３３０６３１（Ｐ２００６−３３０６３１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５７９７４（Ｐ２００５−１５７９７４）
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００１４０８９０）ミライアル株式会社 (74)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００１４０８９０）ミライアル株式会社 (74)
【Ｆターム（参考）】
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