JPH04309939A - 背面投写スクリーンと投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は背面投写スクリーンと投
写型表示装置に関する。詳しくは、ＨＤＴＶ対応などの
横長の大画面表示を得るために用いられる投写型表示装
置で、投写画面の横方向で生じやすい輝度むら，色むら
，カラーシフトなどを小さくする高表示品質の背面投写
スクリーンと投写型表示装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大画面の投写型表示装置が注目さ
れ，とくに、ＨＤＴＶ対応などの横長の大画面表示を得
るために用いられる投写型表示装置では輝度むらや色ず
れなどの少ない高表示品質の装置が強く求められている
。

【０００３】これら投写型表示装置としては、ＣＲＴを
使用するものや液晶表示素子を用いるものなどが開発実
用化されはじめており、とくに，装置全体の小型化を図
るために投写スクリーンの背後から観察する，いわゆる
、背面投写スクリーンを用いる背面投写型表示装置が注
目されている。

【０００４】図５は従来の背面投写スクリーンの例を示
す図で、同図（イ）は断面図，同図（ロ）は平面図であ
る。通常、背面投写スクリーンは集光レンズ機能を有す
るフレネルレンズ４と拡散面が形成された拡散マット３
とレンティキュラーレンズ板２’とが積層されて構成さ
れている。場合によっては、拡散マット３とレンティキ
ュラーレンズ板２’だけの積層板で構成されることもあ
る。

【０００５】レンティキュラーレンズ板２’は円筒面レ
ンズ２１’と、急峻斜面と円筒面の組み合わせからなる
全反射型レンズ２０とから構成されており、投写光の曲
がり角度の小さい領域には円筒面が光の分配を行い、曲
がり角度の大きい領域には急傾斜面で全反射した光が円
筒面を通って散乱分配されて広視野角の背面投写スクリ
ーンが構成される。

【０００６】一方、図８は従来の投写型表示装置の投写
光学系の構成例を示す図で、　５００’の破線は装置の
筺体である。通常、長方形の投写スクリーン４００’，
たとえば、背面投写スクリーンは横長に配置されている
。また、カラー表示などで複数の投写レンズ３００’，
たとえば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光用の３個の投写レンズを用
いて一枚の投写スクリーンに画像を重ねて投写する場合
、複数，たとえば、Ｒ（赤光用），Ｇ（緑光用），Ｂ（
青光用）３個の投写レンズ３００’の列から出射される
光列がミラー２００’を介して前記投写スクリーン４０
０’の長辺に平行に投写されるように構成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の背
面投写スクリーンに用いるレンティキュラーレンズ板２
’の円筒面レンズ２１’は、板面に垂直に入射する投写
光に対して，すなわち、曲がり角度０°で最も輝度が高
く、曲がり角度が大きくなると輝度が低下し曲がり角度
２５〜３０°では０°の場合の１／５程度に低下する。 したがって、全反射型レンズ２０で曲がり角度２５〜７
０°の広い領域をカバーしなければならず、その領域で
の輝度が落ちて暗い表示面となってしまうという問題が
ある。

【０００８】また、投写レンズ列方位と表示むらの関係
は図７に示したように、投写スクリーン４００’への投
写点がＯからＯ’のように中心点から離れるに従って、
回転楕円体状の拡散光強度面上の各投写レンズ３００’
からの光列の強度比率が悪くなる。たとえば、Ｏ点投写
光のＢ光とＲ光の強度比ｏｂ／ｏｒに比較して、中心か
らより離れたＯ’点投写光のＢ光とＲ光の強度比ｏｂ’
／ｏｒ’は遙かに大きくなる，すなわち、輝度むらある
いは色ずれが大きくなるといった問題が生じておりその
解決が必要であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、全反射型
レンズ２０と円筒面中央領域が欠落した部分円筒面レン
ズ２１とからなるレンティキュラーレンズ板２が構成要
素の一つとして積層されてなる背面投写スクリーンによ
って解決することができる。具体的には、円筒面欠落部
２１”の頂角（２θｍ　）が１０〜３５°であるように
すればよく、また，このような背面投写スクリーン１を
用いた背面投写型表示装置により解決できる。

【００１０】また、並列された複数個からなる投写レン
ズ３００の列と１枚以上のミラー２００と長方形の投写
スクリーン４００とを少なくとも含む投写型表示装置に
おいて、前記投写レンズ３００の列から出射される光列
が前記ミラー２００を介して前記投写スクリーン４００
の短辺にほゞ平行に投写されるように構成した投写型表
示装置により輝度むらや色ずれを抑えることができる。

【００１１】

【作用】本発明の背面投写スクリーン１では構成要素の
一つであるレンティキュラーレンズ板２に、従来の円筒
面レンズ２１’に代わって曲がり角度が大きい投写光で
の利得が大きい部分円筒面レンズ２１が使用されている
ので、広い観察領域で輝度が向上し、かつ，輝度むらや
色ずれが低減される。しかも、円筒面欠落部２１”の分
だけ密度が高まり分解能も向上する。

【００１２】また、複数個の投写レンズ３００の列から
出射される光列をミラー２００を介して投写スクリーン
４００の短辺にほゞ平行に投写されるように投写型表示
装置を構成するので、投写スクリーン４００への投写角
が比較的小さい範囲に止められ輝度むらや色ずれが一層
改善される。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の要部と第１実施例を示す図で
、同図（イ）は本発明のレンティキュラーレンズ板の構
成原理を説明する図，同図（ロ）は本発明の背面投写ス
クリーンの一例の断面図である。

【００１４】同図（イ）の（２）は従来のレンティキュ
ラーレンズ板２’において、その円筒面レンズ２１’の
中央領域で頂角＝２θｍ　の部分が欠落，すなわち、円
筒面欠落部２１”が除去され左右に圧縮されて形成され
たのが同図（イ）の（１）に図示した本発明のレンティ
キュラーレンズ板２である。これに伴って、レンティキ
ュラーレンズ板としてのピッチはＰ０　からＰへと短縮
される。

【００１５】なお、前記の図面で説明したものと同等の
部分については同一符号を付し、かつ、同等部分につい
ての説明は省略する。同図（ロ）では前記レンティキュ
ラーレンズ板２と拡散マット３とを組み合わせて本発明
の背面投写スクリーン１ａを形成したものである。なお
、材質はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ），ポリ
カーボネート樹脂など用いればよく、レンティキュラー
レンズ板２のピッチＰは１００〜２００μｍ，レンズ面
高さは１０μｍ程度である。

【００１６】また、拡散マット３としてはＰＭＭＡ樹脂
表面を粗面化して中心利得が１０〜２０に調整したもの
を用いた。図２は本発明第１実施例の拡散特性を示す図
で、縦軸は利得（スクリーンへの投写光照度に対する表
示輝度の大きさを示し、同一照度に対して利得が大きい
ほど表示輝度が大きい），横軸は拡散光の曲がり角度（
板面垂線と拡散光とのなす角度）で、図中のパラメータ
は円筒面欠落部２１”の頂角（２θｍ　）をとってある
。

【００１７】すなわち、曲がり角度が１０°程度までは
利得が余り変わらず、それ以上になると曲がり角度の増
加と共に利得，すなわち、輝度が低下するが、何れの場
合も従来例，すなわち、２θｍ　＝０°の場合に比較し
て大きな利得が得られている。

【００１８】なお、円筒面欠落部２１”の頂角（２θｍ
　）の大きさにはある適当な大きさの範囲が存在し、余
り大きくなると曲がり角度の大きい領域で利得の減少が
見られる。すなわち、本発明のレンティキュラーレンズ
板２を用いた場合、円筒面欠落部２１”の頂角２θｍ　
は１０〜３５°にするのがよいことを確認した。

【００１９】図３は本発明の第２実施例を示す図である
。本実施例では前記第１実施例の背面投写スクリーン１
ａにフレネルレンズ４を積層して組み合わせたもので、
投写レンズからの拡散光をフレネルレンズ４で集光し、
拡散マット３で拡散したあと、最後にレンティキュラー
レンズ板２に入射させる構成である。この場合、スクリ
ーン周辺部の輝度向上とスクリーン全体の輝度むら低減
などの効果がある。

【００２０】フレネルレンズ４の焦点距離は約１０００
ｍｍ，拡散マット３の中心利得約１５，部分円筒面レン
ズ２１の円筒面欠落部２１”の頂角２θｍ　＝２０〜３
０°の構成により、従来例に比較してレンティキュラー
レンズ２のピッチが１／２〜１／３に短縮され、その結
果，全反射型レンズ２０の密度が２〜３倍になったので
、曲がり角度の大きい領域でのスクリーンの利得も大巾
に向上した。

【００２１】図４は本発明の第３実施例を示す図で、液
晶表示素子を用いたカラー投写型表示装置に本発明の背
面投写スクリーン１を使用した場合である。図中、１０
は光源，たとえば、白色光源、５０はコリメータレンズ
、６（　６Ｒ，６Ｇ　，６Ｂ　）　はダイクロイックミ
ラー、１２（１２ａ，　１２ｂ，　１２ｃ　）　は液晶
表示パネル、１３（１３ａ，１３ｂ）　は偏光板、３０
は投写レンズ、１は背面投写スクリーンである。

【００２２】たとえば、光源１０から出た白色光はコリ
メータレンズ５０を通って平行光となり、次のダイクロ
イックミラー群　６Ｒ　，６Ｇ，６Ｂ　で赤，緑，青の
３色に分離されたあと、別々に配置された３つの液晶表
示パネル１２ａ，　１２ｂ，　１２ｃ　，たとえば、マ
トリクス型液晶表示パネルに入射する。

【００２３】各液晶表示セルでは入射光が外部からの画
像信号に基づく電気信号によって、各画素が，たとえば
、ＯＮ−ＯＦＦ制御されて所定の画像信号光となって透
過する。各液晶表示パネル１２ａ，　１２ｂ，　１２ｃ
を透過し画像信号を載せた３色の光は、再び別に配置さ
れたダイクロイックミラー群６で図示したごとき光路で
合成される。合成された光は投写レンズ３０により背面
投写スクリーン１上に合成された拡大像を投写する。こ
れにより、従来の背面投写スクリーン２’を使用した場
合に比較して輝度むらや色むらが大巾に改善された拡大
投写画像が得られた。

【００２４】図６は本発明の第４実施例を示す図で、　
５００の破線は装置の筺体である。長方形の投写スクリ
ーン４００，たとえば、背面投写スクリーンが横長に配
置されている。また、カラー表示などで複数の投写レン
ズ３００，たとえば、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色光用の３個の投写
レンズを用いて一枚の投写スクリーンに画像を重ねて投
写するように構成されており、たとえば、Ｒ（赤光用）
，Ｇ（緑光用），Ｂ（青光用）３個の投写レンズ３００
の列から出射される光列は２個のミラー２００ａおよび
２００ｂを介して前記投写スクリーン４００の短辺に平
行に投写されるように配置している。したがって、投写
スクリーン４００への投写角が比較的小さい範囲に止め
られ輝度むらや色ずれが低減される。

【００２５】投写スクリーン４００としては通常の各種
投写スクリーンあるいは背面投写スクリーンが使用でき
るが、前記本発明になる背面投写スクリーン１を用いて
背面投写型表示装置を構成すれば、より一層高い効果が
得られることは言うまでもない。

【００２６】また、上記の実施例はいずれも例を示した
もので、本発明の趣旨に反しない限り使用する素材や大
きさ，構成などは、その他のもの，あるいは、それらの
組み合わせを選択使用してもよいことは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の背面投写
スクリーン１では構成要素の一つであるレンティキュラ
ーレンズ板２に、従来の円筒面レンズ２１’に代わって
曲がり角度が大きい投写光での利得が大きい部分円筒面
レンズ２１が使用されているので、広い観察領域で輝度
が向上し、かつ，輝度むらや色ずれが低減される。しか
も、円筒面欠落部２１”　の分だけ密度が高まり分解能
も向上し、投写型表示装置の性能・品質の向上に寄与す
るところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要部と第１実施例を示す図である。

【図２】本発明第１実施例の拡散特性を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す図である。

【図４】本発明の第３実施例を示す図である。

【図５】従来の背面投写スクリーンの例を示す図である
。

【図６】本発明の第４実施例を示す図である。

【図７】投写レンズ列方位と表示むらの関係を説明する
図である。

【図８】従来の投写型表示装置の投写光学系の構成例を
示す図である。

【符号の説明】

１（１ａ，１ｂ）は背面投写スクリーン、２はレンティ
キュラーレンズ板、 ３は拡散マット、 ４はフレネルレンズ、 ２０は全反射型レンズ、 ２１は部分円筒面レンズ、 ２１’は円筒面レンズ、 ２１”は円筒面欠落部、 ２００（２００ａ，２００ｂ）はミラー、３００は投写
レンズ、 ４００は投写スクリーン、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　全反射型レンズ（２０）と円筒面中央
   領域が欠落した部分円筒面レンズ（２１）とからなるレ
   ンティキュラーレンズ板（２）が構成要素の一つとして
   積層されてなる背面投写スクリーン。
2. 【請求項２】　　円筒面欠落部（２１”）の頂角（２θ
   ｍ　）が１０〜３５°であることを特徴とした請求項１
   記載の背面投写スクリーン。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の背面投写スクリーン（
   １）を用いることを特徴とした背面投写型表示装置。
4. 【請求項４】　　並列された複数個からなる投写レンズ
   （３００）列と１枚以上のミラー（２００）と長方形の
   投写スクリーン（４００）とを少なくとも含む投写型表
   示装置において、前記投写レンズ（３００）列から出射
   される光列が前記ミラー（２００）を介して前記投写ス
   クリーン（４００）の短辺にほゞ平行に投写されるよう
   に構成することを特徴とした投写型表示装置。