JP2005157189A - 光拡散性スクリーンおよびそのスクリーンを用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光拡散剤が分散された光拡散板や光拡散シートを用いても、プロジェクタからの投影画像のボケを極力減らし、解像度が良好な画像を観察可能な画像表示装置に用いられる光拡散性スクリーンを提供する。
【解決手段】透光性基材上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシートまたはレンチキュラーレンズシートにおいて、
該フレネルレンズシートのフレネルレンズ部または該レンチキュラーレンズシートの遮光部を埋設してなる粘着層が、前記光拡散性シートの光拡散層上に隣接して配置されていることを特徴とする光拡散性スクリーンおよびそのフレネルレンズシート光拡散性スクリーンとレンチキュラーレンズシート光拡散性スクリーンを組み合わせて具備する画像表示装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＣＤ、ＤＶＤ等を映像表示体とした透過型プロジェクションスクリーンに使用される光拡散性スクリーンに関するものである。

従来のプロジェクションスクリーンの一つとして、リアプロジェクションテレビが一般的に用いられている。

このリアプロジェクションテレビは、通常、光源と、映像表示体と、投影レンズを有したプロジェクタから投影される映像光が、フレネルレンズを有したフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズを有したレンチキュラーレンズシートを介し、観察者に達するように構成されている。

このプロジェクションスクリーンは、水平方向に広く、垂直方向には水平方向よりやや狭く拡散するような異方性が求められているため、水平方向の拡散要素としてはレンチキュラーレンズを、垂直方向の拡散要素として光拡散剤が分散された光拡散板や光拡散シートを用いられていることが多い。
しかし、前記光拡散板や光拡散シートを用いることから、拡散度が大きくなり過ぎると、プロジェクタからの投影画像がぼけ、解像度が悪くなり、シャープな画像を観察できないという問題を生じやすい。

そのため、垂直拡散要素としてＶ方向のレンチキュラーレンズシート等も開発されているが、光拡散板や光拡散シートよりもコストアップとなり、好ましくない。

以上のように、液晶パネルやＤＭＤを映像表示体として用いる従来の透過型スクリーンに於いては、水平方向の拡散要素としてレンチキュラーレンズを、垂直方向の拡散要素として光拡散剤が分散された光拡散性板や光拡散性シートを用いられているが、拡散度が大きくなり過ぎると、プロジェクタからの投影画像がぼけ、解像度が悪くなり、シャープな画像を観察できないという問題が生じていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、垂直方向の拡散要素として、コストアップにつながるＶ方向のレンチキュラーレンズシート等を使用せずに、光拡散剤が分散された光拡散板や光拡散シートを用いても、プロジェクタからの投影画像のボケを極力減らし、解像度が良好な画像を観察可能な画像表示装置に用いられる光拡散性スクリーンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、すなわち
請求項１に係る発明は、透光性基材上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシートにおいて、
該フレネルレンズシートのフレネルレンズ部が、前記光拡散性シートの光拡散層上に隣接して配置されていることを特徴とする光拡散性スクリーンである。

請求項２に係る発明は、透光性基材上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたレンチキュラーレンズシートにおいて、
該レンチキュラーレンズシートの遮光部を埋設してなる粘着層が、前記に前記光拡散性シートの光拡散層上に隣接して配置されていることを特徴とする光拡散性スクリーンである。

請求項３に係る発明は、前記光拡散性シートに分散させた光拡散性微粒子の形状が、球形であることを特徴とする請求項１または２記載の光拡散性スクリーンである。

請求項４に係る発明は、請求項１記載の光拡散性スクリーンと請求項２記載の光拡散性スクリーンとを組み合わせてなる光拡散性スクリーンを具備したことを特徴とする画像表示装置である。

〈作用〉
本発明の光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置は、透光性基材上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートにおいて、上記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部に隣接して上記光拡散層を配置、上記レンチキュラーレンズシートのＢＳ部又は粘着部に隣接して上記光拡散層を配置することで、垂直方向の拡散要素として、光拡散剤が分散された光拡散板や光拡散性シートを用いても、プロジェクタからの投影画像のボケを極力減らし、解像度が良好な画像を観察可能な画像表示装置が実現可能である。

本発明の光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置は、透光性基材上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートにおいて、上記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部に隣接して上記光拡散層を配置、上記レンチキュラーレンズシートのＢＳ部又は粘着部に隣接して上記光拡散層を配置することで、プロジェクタからの投影画像のボケを極力減らし、解像度が良好な画像を観察可能な画像表示装置が実現可能である。

また、フレネルレンズシートに用いる光拡散性シートの曇度（ヘイズ値）をより小さくし、透明度を高くすることで、プロジェクタからの投影画像のボケを極力減らし、解像度が良好な画像を観察可能な画像表示装置が実現可能である。

また、光拡散層に分散された光拡散性微粒子形状を球形にすることで、光拡散層内を光線が通過する際の後方散乱を抑える効果があるため、プロジェクタからの投影画像のボケを極力減らし、解像度が良好な画像を観察可能な画像表示装置が実現可能である。

更に、本発明による光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置は、垂直方向の拡散要素として、コストアップにつながるＶ方向のレンチキュラーレンズシート等を使用せずに、光拡散剤が分散された光拡散板や光拡散シートを用いても、プロジェクタからの投影画像のボケを極力減らし、解像度が良好な画像を観察可能な画像表示装置を提供することが可能で、余計なコストを回避でき、効果的である。

以下、本発明の一実施例としての光拡散性スクリーンについて図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例としての光拡散性スクリーンを示す断面図である。図１（ａ）に示すように、本発明の一実施例としての光拡散性スクリーンのは、透光性基材２上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層１を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシートにおいて、該フレネルレンズシートのフレネルレンズ部３が、前記光拡散性シートの光拡散層１上に隣接して配置されていることを特徴とするものである。また、図１（ｂ）に示すように、本発明の他の実施例としての光拡散性スクリーン
は、透光性基材２上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層１を形成した光拡散性シートを用いたレンチキュラーレンズシートにおいて、
該レンチキュラーレンズシートの遮光部５を埋設してなる粘着層６を、前記に前記光拡散性シートの光拡散層１上に隣接して配置されていることを特徴とするものである。

まず、光拡散層厚さが同じ光拡散性シートを用いたフレネルレンズシートについて、光拡散層を光源側に配置した場合と、フレネルレンズ部に隣接して配置した場合により生じる投影画像のボケ具合について比較して説明する。

フレネルレンズシートの光源側に光拡散層を配置した場合の投影画像のボケ具合について説明する。近年の高輝度光源を用いたプロジェクタからは波が揃った綺麗な光線が射出され、この波が揃った綺麗な光線からなる投影画像は最初に光拡散層に入射する。入射の際、光源からの波の揃った綺麗な光線は光拡散層によって拡散され、反射、屈折、干渉、回折等を繰り返し、不揃いな光線となり透光性基材に入射する。この不揃いな光線からなる投影画像は、透光性基材の厚み分、不揃い度を増してフレネルレンズに入射するので、画像のボケが大きくなる。

次に、本発明によるフレネルレンズシートのフレネルレンズ部に隣接して光拡散層を配置した場合の投影画像のボケ具合について説明する。近年の高輝度光源を用いたプロジェクタからは波が揃った綺麗な光線が射出され、この波が揃った綺麗な光線からなる投影画像は最初に透光性基材に入射する。光源からの波の揃った綺麗な光線は、綺麗な光線のまま、光拡散層に入射し、ここではじめて拡散され、反射、屈折、干渉、回折等を繰り返し、不揃いな光線となり、フレネルレンズに入射する。よって、フレネルレンズシートの光源側に光拡散層を配置した場合と比較すると、フレネルレンズに入射する不揃いな光線の不揃い度は低く、投影画像のボケは小さくなる。

以下、フレネルレンズシートに用いる光拡散性シートの曇度（ヘイズ値）の差異による投影画像のボケ具合について説明する。

本発明によるフレネルレンズシートのフレネルレンズ部に隣接して光拡散層を配置する光拡散性スクリーンを用いる画像表示装置において、近年の波が揃った綺麗な光線が射出される高輝度光源を用いたプロジェクタからの投影画像は、光拡散層のヘイズ値が少なければ少ないほど、光線の乱れが少なくなり、綺麗な光線のままフレネルレンズ部に入射できるため、投影画像のボケが小さくなる効果がある。

以下、光拡散層厚さが同じ光拡散性シートを用いたレンチキュラーレンズシートについて、光拡散層を観察側に配置した場合と、遮光部（以下、ＢＳ部という）又は粘着部に隣接して配置した場合により生じる投影画像のボケ具合について比較して説明する。

まず、レンチキュラーレンズシートの観察側に光拡散層を配置した場合の投影画像のボケ具合について説明する。フレネルレンズシートからの投影光は、レンチキュラーレンズシートに入射し、ＢＳ部あたりで画像を形成する。その後、画像を形成した各々の光線は、透光性基材を透過し、光拡散層に入射し、反射、屈折、干渉、回折等を繰り返す。この際、透光性機材厚さが厚ければ厚い程、後方散乱を生じ易くなるため、画像のボケは大きくなる。

次に、本発明によるレンチキュラーレンズシートのＢＳ部又は粘着部に隣接して光拡散層を配置した場合の投影画像のボケ具合について説明する。フレネルレンズシートからの投影光は、レンチキュラーレンズシートに入射し、ＢＳ部あたりで画像を形成する。その後、画像を形成した各々の光線は、光拡散層に入射し、反射、屈折、干渉、回折等を繰り
返し、透光性機材に入射する。光拡散層は画像形成面と近い位置にあるため、後方散乱の影響を受け難くなるため、画像のボケは小さくなる。

以下、不定形の光拡散性微粒子を分散した光拡散層を有した光拡散性シートを用いた場合と球形の光拡散性微粒子を分散した光拡散層を有した光拡散性シートを用いた場合の投影画像のボケ具合を比較、説明する。

光拡散層内を光線が通過する際、不定形微粒子を分散した光拡散層を有した光拡散性シートの方が、本発明による球形微粒子を分散した光拡散層を有した光拡散性シートよりも、後方散乱が生じ易い。そのため、反射、屈折、干渉、回折等が多く生じ、プロジェクタからの光線が乱れ、投影画像がより多くボケてしまう。

本発明による光拡散性スクリーンの透光性基材の材料は透明な基材が好ましく、例えばプラスチック基材等が挙げられるが、特に制限はない。プラスチックとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線等のエネルギー線硬化型樹脂等が使用でき、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、トリアセチルセルロース、ブチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカボネート樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。また、光拡散層との密着性を高めるため、該基材の表面に様々な処理を施すことも可能である。処理の方法としては例えば、コロナ処理、アンカー処理、鹸化処理、シランカップリング剤による処理等が挙げられる。

本発明による光拡散性スクリーンに用いられる光拡散性微粒子は、透明で、樹脂への分散性に優れていることが好ましい。また、形状は球状、特に真球状であることが更に好ましく、平均粒子径は１〜３０μｍ以下、より好ましくは５〜２０μｍ以下程度が良い。また、レーザー回折散乱法による平均粒子径の標準偏差が６μｍ以下、より好ましくは５μｍ程度が良い。添加量は、光拡散層１００重量部に対し、５〜４０重量部、より好ましくは１０〜３０重量部程度が良い。このような微粒子としては、例えばアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂等からなる有機高分子化合物の微粒子や、シリカ等の無機化合物の微粒子が挙げられる。

本発明による光拡散性スクリーンに用いられる前記光拡散性微粒子以外の透光性樹脂は、透明で、前記光拡散性微粒子の分散性に優れ、尚かつ透光性基材との密着性に優れていることが好ましい。また、折り曲げたときにクラックが発生しにくい柔軟性が優れていると更に好ましく、硬化収縮によるカールが小さいことが必須条件である。この樹脂の材質としては、上記条件を満たすものであれば特に制限はないが、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線等のエネルギー線硬化型樹脂等が挙げられる。また、樹脂の厚さ、即ち光拡散層の厚さは、コントラスト低下を防ぐため、１〜１００μｍ、より好ましくは２０〜６０μｍ程度が良い。

以下、画像表示装置に用いられる本発明の光拡散性スクリーンについて具体的な実施例を挙げて説明する。ここで、映像表示体は液晶プロジェクタを使用し、光源側から、本発明による光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートの構成とした。

（実施例１）
透明なアクリル系樹脂基材上に球形の光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートにおいて、上記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部に隣接して上記光拡散層
を配置、上記レンチキュラーレンズシートのＢＳ部又は粘着部に隣接して上記光拡散層を配置した本発明による光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置において、投影画像の解像度を目視により評価した。ここで、フレネルレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は０％、レンチキュラーレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は７０％とした。評価結果を表１に示した。

（実施例２）
透明なアクリル系樹脂基材上に球形の光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートにおいて、上記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部に隣接して上記光拡散層を配置、上記レンチキュラーレンズシートのＢＳ部又は粘着部に隣接して上記光拡散層を配置した本発明による光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置において、投影画像の解像度を目視により評価した。ここで、フレネルレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は４０％、レンチキュラーレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は７０％とした。評価結果を表１に示した。

以下に、本発明の比較例について説明する。

（比較例１）
透明なアクリル系樹脂基材上に球形光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートにおいて、上記フレネルレンズシートの光源側に上記光拡散層を配置、上記レンチキュラーレンズシートのＢＳ部又は粘着部に隣接して上記光拡散層を配置した本発明による光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置において、投影画像の解像度を目視により評価した。ここで、フレネルレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は４０％、レンチキュラーレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は７０％とした。評価結果を表１に示した。

（比較例２）
透明なアクリル系樹脂基材上に球形光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートにおいて、上記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部に隣接して上記光拡散層を配置、上記レンチキュラーレンズシートの観察側に上記光拡散層を配置した本発明による光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置において、投影画像の解像度を目視により評価した。ここで、フレネルレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は４０％、レンチキュラーレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は７０％とした。評価結果を表１に示した。

（比較例３）
透明なアクリル系樹脂基材上に球形光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートにおいて、上記フレネルレンズシートの光源側に上記光拡散層を配置、上記レンチキュラーレンズシートの観察側に上記光拡散層を配置した本発明による光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置において、投影画像の解像度を目視により評価した。ここで、フレネルレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は４０％、レンチキュラーレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は７０％とした。評価結果を表１に示した。

（比較例４）
透明なアクリル系樹脂基材上に不定形の光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシート、レンチキュラーレン
ズシートにおいて、上記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部に隣接して上記光拡散層を配置、上記レンチキュラーレンズシートのＢＳ部又は粘着部に隣接して上記光拡散層を配置した本発明による光拡散性スクリーンを用いた画像表示装置において、投影画像の解像度を目視により評価した。ここで、フレネルレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は４０％、レンチキュラーレンズシートに用いる光拡散性シートのヘイズ値は７０％とした。評価結果を表１に示した。

本発明の光拡散性スクリーンは、ＬＣＤ、ＤＶＤ等を映像表示体とした透過型プロジェクションスクリーンに使用される。

（ａ）本発明の一実施例としての光拡散性スクリーンを示す断面図である。（ｂ）本発明の一実施例としての光拡散性スクリーンを示す断面図である。 実施例１、２における本発明の光拡散性スクリーンを示す断面図である。 比較例１における従来の光拡散性スクリーンを示す断面図である。 比較例２における従来の光拡散性スクリーンを示す断面図である。 比較例３における従来の光拡散性スクリーンを示す断面図である。

符号の説明

１・・・光拡散層
２・・・透光性樹脂
３・・・フレネルレンズ
４・・・レンチキュラーレンズ
５・・・ＢＳ部
６・・・粘着部

Claims (4)

1. 透光性基材上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたフレネルレンズシートにおいて、
   該フレネルレンズシートのフレネルレンズ部が、前記光拡散性シートの光拡散層上に隣接して配置されていることを特徴とする光拡散性スクリーン。
2. 透光性基材上に光拡散性微粒子を分散させた透光性樹脂からなる光拡散層を形成した光拡散性シートを用いたレンチキュラーレンズシートにおいて、
   該レンチキュラーレンズシートの遮光部を埋設してなる粘着層が、前記に前記光拡散性シートの光拡散層上に隣接して配置されていることを特徴とする光拡散性スクリーン。
3. 前記光拡散性シートに分散させた光拡散性微粒子の形状が、球形であることを特徴とする請求項１または２記載の光拡散性スクリーン。
4. 請求項１記載の光拡散性スクリーンと請求項２記載の光拡散性スクリーンとを組み合わせてなる光拡散性スクリーンを具備したことを特徴とする画像表示装置。

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