JP2003004914A

JP2003004914A - 光拡散性シート、スクリーン、および表示装置

Info

Publication number: JP2003004914A
Application number: JP2001190657A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Osawa; 太大澤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】光源がＬＣＤやＤＭＤのような単光源であっ
ても、シンチレーションの発生が弱く、同時に白色の画
面が得られ、かつ輝度や解像度の低下がない光拡散性シ
ート、スクリーン、および表示装置を提供する。【解決手段】光拡散性シートを構成する母材に複数種
類の光拡散性微粒子を添加し、母材の屈折率、光拡散性
微粒子の材質、屈折率、平均粒径、添加量、およびＦ
線、Ｃ線における母材との屈折率差を所定の関係となる
ように選定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光源として、ＬＣＤ
（液晶表示装置）、ＤＭＤ（digital micro-mirror dev
ice）等の単光源を用いた透過型または反射型プロジェ
クションテレビジョンセット用光拡散シートおよびスク
リーンの技術分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＣＲＴを光源とする透過型または
反射型テレビジョンセットは、画像光源として、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３管を有している。更に
その光源が５インチ以上と大きく投射レンズの瞳径が大
となるため、プロジェクションスクリーン中に混入され
ている光拡散性微粒子により光源光が拡散されても、出
射光の微少な輝度むらの発生、すなわちシンチレーショ
ン現象は生じにくい。したがって特にスクリーンでの検
討を必要としなかった。

【０００３】しかし、ＬＣＤやＤＭＤのような、透過型
または反射型テレビジョンセットは光源が単管であり、
またその光源が１~３インチ程度と小さく、投射レンズ
瞳径も小となる。そのためスクリーン中に混入されてい
る光拡散性微粒子により光源光が拡散されても出射光の
輝度むらが緩和されにくく、シンチレーション現象が発
生しやすい。

【０００４】このため、このようなシンチレーション現
象を弱くするために、従来より様々な光拡散性微粒子を大量にスクリーン中に混入さ
せる。

【０００５】光拡散性微粒子の混入している層（光拡
散層）を２層に局在化させたりして、擬似的に瞳径を大
きくする。

【０００６】などの方法によって対処してきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、単光源テレビ
ジョンセットにおけるシンチレーションの発生を抑制す
るために、スクリーンにはＣＲＴ光源に比べ相対的に多
量の光拡散性微粒子が添加される。このように光拡散性
微粒子を多く添加した結果、ＣＲＴ光源テレビジョンセ
ットにおいては問題とはされていなかった色調への影響
が単光源テレビジョンセットで顕在化するに至ってい
る。さらにこれに対処して色温度調整のために、補色染
料や補色フィルター等を使用した場合、輝度が低下して
しまうという問題もあった。また、光拡散性微粒子の混
入している層（光拡散層）を２層に局在化させて、擬似
的に瞳径を大きくして光拡散層の間隔をあけた場合、映
像の解像度の低下を招いてしまうという問題もあった。

【０００８】そこで、本発明は、光源がＬＣＤやＤＭＤ
のような単光源であっても、シンチレーションが発生せ
ず、同時に白色の画面が得られ、かつ輝度や解像度の低
下がない光拡散性シート、スクリーン、および表示装置
を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、種々検討
した結果、スクリーン中に添加される光拡散性微粒子と
スクリーン母材との屈折率差、光拡散性微粒子の粒径お
よび光拡散性微粒子とスクリーン母材の光波長による屈
折率差を特定値に調整することにより、上記問題点であ
るスクリーン輝度や解像度の低下を招くことなく、シン
チレーションを低減することができ、更に光損失を伴わ
ず色調整ができることを見出して、本発明をするに至っ
た。

【００１０】シンチレーションはその強度、明暗の大き
さにより見え方が異なり、この強度を低減し明暗の大き
さを細かくすることにより、認識しにくくすることがで
き、結果としてギラツキ（シンチレーション）が少ない
高画質な映像が得られる。

【００１２】シンチレーションの強度はまた、スクリー
ン中に含まれる光拡散性微粒子の粒子径により変化す
る。光拡散性微粒子の粒子径が小さくなると、粒子径が
大きい場合と比較して、全体としての拡散特性が同一で
あっても、観察者がスクリーンを見た場合に生じる輝度
むらの差は少なくなり、シンチレーションは弱くなって
見える。また、粒子径を小さくした場合、もう一つの要
素である明暗の大きさ（輝度むらの振幅）も小さくな
り、シンチレーションが認識されにくくなる。

【００１３】図１および図２は、これらの因果関係を模
式的に表している。図１は光拡散性微粒子の粒径が大で
ある場合を、図２は光拡散性微粒子の粒径が小である場
合をそれぞれ示している。両図において、図面左側の部
分では光線追跡の断面図を、図面中央部ではその正面図
を、図面右側においては、これら光拡散性微粒子が分散
されているシート部分を透過した光の輝度差と振幅とを
示している。図１と図２とを比較すれば明らかなよう
に、光拡散性微粒子の粒径を小とすると輝度差（観察者
がスクリーンを見た場合に生じる輝度むら）は少なくな
り、かつ、振幅（明暗の大きさ）も小となる。したがっ
て光拡散性微粒子の粒径を小さくすればシンチレーショ
ンの発生防止に効果があることが判る。

【００１４】具体的には、光拡散性微粒子の平均粒径Ｄ
が１μｍ≦Ｄ≦１２μｍの範囲に於いては、輝度むらが
弱く、細かくなるためシンチレーションが認識しにくく
なり、１μｍ≦Ｄ≦５μｍがより好ましい。また、平均
粒径Ｄが１２μｍより大きいと、上記理由により好まし
くない。また、平均粒径１μｍ未満では、光の回折によ
る色付きが発生して好ましくない。

【００１５】次に、色調についてであるが、物質の光波
長による屈折率は低波長側の方が高波長側よりも屈折率
が高い。そして、一般に透光性母材または光拡散性微粒
子として使用される材料としては、アクリル樹脂、アク
リル−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート、スチレ
ン樹脂等の有機性樹脂材料やガラスビーズ等の無機性材
料が挙げられる。

【００１６】ここで、透光性母材に上記一般的な有機性
樹脂材料からなる光拡散性微粒子のみを使用した場合、
透光性母材と光拡散性微粒子との低波長側の屈折率差の
ほうが高波長側の屈折率差よりも大きくなる。このた
め、低波長側の青色光がより拡散されてテレビジョンセ
ットの白色画面において、黄色味が発生してしまう。一
方、光拡散性微粒子に無機性材料であるガラスビーズの
みを使用した場合には、透光性母材の材質を選択するこ
とにより、両者の屈折率光波長依存性を揃えて、画面の
白色化が可能であるが、透光性母材の種類が限定されて
しまうという問題がある。また、透光性母材と光拡散性
微粒子の屈折率差もシンチレーションの抑制に最適な０
＜|Ｎｐ−Ｎｓ｜＜０．０２ないしは、≦０．０３の範
囲に入るとは限らず、色調は良好であってもギラツキ
（シンチレーション）が生じる可能性がある。

【００１７】そこで、光拡散性微粒子として有機性樹脂
材料と無機性材料とを混合して透光性母材に添加するこ
とにより、ギラツキ抑制と画面の白色化の両立が可能と
なる。本願発明者は、テレビジョンセットの色温度標準
である１００００Ｋ付近を達成するにはスクリーンを多
少青色にする必要があり、低波長側の屈折率差が高波長
側の屈折率差より小である場合には正面から観察した場
合に低波長成分が多くなり、スクリーンが青色に見える
ことに着目した。また、材料により上記屈折率差の関係
は固定されるが、光拡散性粒子の添加量や、母材との屈
折率差により拡散の度合いに違いが生じること、およ
び、光拡散性粒子の粒子径により光拡散性シート中の光
拡散性微粒子占有断面積が異なることにも着目した。

【００１８】具体的には、下記条件および式を満足する
材料構成、配合量にすることにより、ギラツキ抑制と画
面の白色化の両立が達成されることを見出した。すなわ
ち、ｄ線（５８９．３ｎｍ）における屈折率がＮｓであ
る透光性母材に、透光性材料からなるｎ種類（ｎは２以
上の整数）の光拡散性微粒子を添加した光拡散性シート
において、前記ｎ種類の光拡散性微粒子のうち、ｋ番目
（ただしｋは２以上の整数）の光拡散性微粒子の屈折率
をＮｐｋ、添加量（透光性材料１００重量部に対する光
拡散性微粒子の添加重量部）をＡｋ、ｆ線（４８６．１
ｎｍ）における透光性母材との屈折率差を｜ΔｎＦｋ
｜、および、ｃ線（６５６．３ｎｍ）における透光性母
材との屈折率差を、｜ΔｎＣｋ｜とし、光拡散性微粒子
の１番目からｎ番目までの平均粒径の総和をＬとしたと
き、

【００１９】

【数２】

【００２０】なる関係が満足されることにより、ギラツ
キ抑制と画面の白色化の両立が可能となる。

【００２１】本発明のこのような作用及び利得は、次に
説明する実施の形態から明らかにされる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施形態
に基づき説明する。

【００２３】図３は、本発明による透過型スクリーンの
一実施形態を示す図である。この実施形態の透過型スク
リーン１は、光拡散性シート２と、この光拡散性シート
２のさらに観察者側に配置され、入光側に水平拡散用の
レンチキュラーレンズが形成され、出光側にブラックス
トライプが形成されたレンチキュラーレンズシート３と
を備えている。光拡散性シート２はフレネルレンズを出
光側に形成し、透光性樹脂中に光拡散性微粒子を分散配
合したものである。また、レンチキュラーレンズシート
３は、図３に示されるものには限定されず、レンチキュ
ラーレンズを有するシートであればどのようなものを使
用してもよい。

【００２４】図４は、本発明による透過型スクリーンの
他の実施形態を示す図である。この実施形態の透過型ス
クリーン１１は、フレネルレンズシート１２と、このフ
レネルレンズシート１２のさらに観察者側に配置され、
入光側に水平拡散用レンチキュラーレンズを、出光側に
はブラックストライプが形成された光拡散性シート１３
とを備えている。光拡散性シート１３は、図４に示され
ているものに限定されるものではなく、レンチキュラー
レンズを備えたシートであればどのようなものを使用し
てもよい。また、光拡散性シート１３は、透光性樹脂中
に光拡散性微粒子を分散配合したものである。

【００２５】図５は、本発明による透過型スクリーンの
さらに他の実施形態を示す図である。この実施形態の透
過型スクリーン２１は、フレネルレンズシート２２と、
このフレネルレンズシート２２のさらに観察者側に配置
され、入光側に水平拡散用のレンチキュラーレンズが形
成され、出光側にブラックストライプが形成されたレン
チキュラーレンズシート２３とを備えている。レンチキ
ュラーレンズシート２３のさらに観察者側には光拡散性
シート２４が備えられている。光拡散性シート２４は、
透光性樹脂からなる母材中に光拡散性微粒子を分散配合
したものであり、入光側および出光側は平行な平面にて
形成されている。また、レンチキュラーレンズシート２
３は、図５に示されているものに限定されるものではな
く、レンチキュラーレンズを備えたシートであればどの
ようなものを使用してもよい。

【００２６】以上説明したように、本発明の光拡散性シ
ートは、レンチキュラーレンズやフレネルレンズのよう
なレンズシート中に光拡散性微粒子を配合して形成して
もよく、またレンズシートとは別に独立した光拡散性シ
ートとして構成してもよい。この場合には、図５に示さ
れた配置構成に限定されることなく、光拡散性シートを
フレネルレンズシートのさらに入光側に配置してもよ
く、また、フレネルレンズシートとレンチキュラーレン
ズシートとの中間に配置してもよい。

【００２７】透光性母材の材料としては、アクリル樹
脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＭＭＡ−スチ
レン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル
樹脂等、透光性の高い樹脂を使用することができる。特
にメタクリル系樹脂は光透過性が高く好ましい。光拡散
性微粒子として使用される材料は、上記の有機性樹脂に
加えて、ソーダガラス、鉛ガラス、ほうけい酸ガラス等
のガラスビーズや、シリコーン系の材料を使用すること
ができる。

【００２８】

【実施例】次に、具体的な実施例を挙げて、更に詳しく
説明する。表１に各実施例およびこれと比較するための
従来技術による比較例の条件と、シンチレーションおよ
び白色度の官能評価結果を示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】ここで、光拡散シートは次の要領で形成し
た。すなわち、透光性母材１００重量部に対して、表１
および表２に示した重量部の光拡散性微粒子を添加し、
フレネルレンズ製造用の押出し成形機にてフラットシー
トを成形し、その後フラットシート表面にフレネルレン
ズ形状を成形加工することによって、フレネルレンズシ
ートを得た（図３参照）。なお、表１および２におい
て、透光性母材として使用したＡ〜Ｆ、第１の光拡散性
微粒子として使用されたＡ１〜Ｆ１、第２の光拡散性微
粒子として使用されたＡ２〜Ｆ２、および第３の光拡散
性微粒子として使用されたＢ３の、材質および屈折率を
表３〜６に示す。なお、光拡散性微粒子については平均
粒径についても示した。

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】

【表５】

【００３５】

【表６】

【００３６】シンチレーションおよび白色度の評価は、
出光面にフレネルレンズを設けた光拡散性シートの観察
者側に、光拡散性微粒子を含有していないレンチキュラ
ーレンズシートを配置して透過型スクリーンを構成し、
この透過型スクリーンを５０インチ “液晶光源式背面
投射型プロジェクションテレビ”の画面に取り付け、こ
のスクリーンに白色光を投射し、画面から２ｍ離れた距
離より実施した。

【００３７】また、各波長での屈折率は、分光光源装置
により発光波長を固定し、アッベ屈折率計にて測定を行
った。

【００３８】なお、得られた白色画面の色温度と１０，
０００Ｋとの差の絶対値を「ΔＫ」として示した。官能
評価結果はシンチレーションについては、ギラツキがほ
とんど気にならないレベルを「◎」、ギラツキはあるが
問題ないレベルを「○」、ギラツキが強く、見にくいレ
ベルを「×」とした。また、白色度については、白色を
「◎」、若干色付きがあるがほぼ白であるものを
「○」、明らかに青又は黄色く見えるものを「×」とし
た。

【００３９】比較例２および３においてはシンチレーシ
ョンが強く観察された。また比較例１、２にあっては、
スクリーンの白色度において、明らかな黄味が観察され
た。これに対して実施例１〜３においてはいずれもシン
チレーション（ギラツキ）は弱く、白色画面が得られ
た。

【００４０】以上、現時点において、もっとも、実践的
であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して
本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示さ
れた実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲お
よび明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に
反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を
伴う光拡散性シート、スクリーン、および表示装置もま
た本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解され
なければならない。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、光拡散性シート
を構成する母材に複数種類の光拡散性微粒子を添加し、
母材の屈折率、光拡散性微粒子の材質、屈折率、平均粒
径、添加量、およびＦ線、Ｃ線における母材との屈折率
差を所定の関係となるように選定することによって、Ｌ
ＣＤやＤＭＤのような単レンズ光源に対しても、シンチ
レーションを発生することがなく、同時に白色の画面が
得られ、かつ輝度や解像度の低下がない光拡散性シー
ト、スクリーン、および表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光拡散性微粒子の粒径が大である場合の輝度差
と振幅の関係を示す図である。

【図２】光拡散性微粒子の粒径が小である場合の輝度差
と振幅の関係を示す図である。

【図３】光拡散性透過型スクリーンの構成の一例を示す
図である。

【図４】光拡散性透過型スクリーンの構成の他の一例を
示す図である。

【図５】光拡散性透過型スクリーンの構成のさらに他の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１透過型スクリーン２光拡散性シート３レンチキュラーレンズシート１１透過型スクリーン１２フレネルレンズシート１３光拡散性シート２１透過型スクリーン２２フレネルレンズシート２３レンチキュラーレンズシート２４光拡散性シート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｄ線（５８９．３ｎｍ）における屈折率
がＮｓである透光性母材に、透光性材料からなるｎ種類
（ｎは２以上の整数）の光拡散性微粒子を添加した光拡
散性シートであって、少なくとも１種類の前記光拡散性
微粒子は、その屈折率をＮｐａとしたとき、０＜｜Ｎｐａ−Ｎｓ｜＜０．０２なる関係を満たし、前記少なくとも１種類の光拡散性微粒子を除いた他の光
拡散性微粒子は、その屈折率をＮｐｂとしたとき、０＜｜Ｎｐｂ−Ｎｓ｜≦０．０３なる関係を満たし、前記ｎ種類の光拡散性微粒子の平均粒径Ｄ（μｍ）は、１≦Ｄ≦１２なる関係を満たすとともに、前記ｎ種類の光拡散性微粒子のうち、ｋ番目(ただしｋ
は２以上の整数)の光拡散性微粒子の、屈折率を、Ｎｐ
ｋ、添加量（透光性母材１００重量部に対する光拡散性微粒
子の添加重量部）を、Ａｋ、ｆ線（４８６．１ｎｍ）における前記透光性母材との屈
折率差を、｜ΔｎＦｋ｜、および、ｃ線（６５６．３ｎｍ）における前記透光性母材との屈
折率差を、｜ΔｎＣｋ｜とし、前記光拡散性微粒子の１番目からｎ番目までの平均粒径
の総和をＬとしたとき、【数１】なる関係が満足されることを特徴とする光拡散性シー
ト。
【請求項２】前記ｎ種類の光拡散性微粒子には、少な
くとも１種類の有機性樹脂材料からなる光拡散性微粒子
と、少なくとも１種類の無機性材料からなる光拡散性微
粒子が含まれることを特徴とする請求項１に記載された
光拡散性シート。
【請求項３】少なくとも片面には、フレネルレンズ又
はレンチキュラーレンズが形成されていることを特徴と
する請求項１または２のいずれかに記載された光拡散性
シート。
【請求項４】請求項３の光拡散性シートを備えた透過
型または反射型スクリーン。
【請求項５】光源として、ＬＣＤまたはＤＭＤを備え
た請求項４に記載された透過型または反射型スクリー
ン。
【請求項６】請求項４または５のいずれかに記載され
た透過型または反射型スクリーンを備えた表示装置。