JP2005241920A - 光拡散性スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】 フレネルレンズシートと組合わせて用いる単光源式リアプロジェクションテレビ用光拡散性スクリーンであって、シンチレーションを低減して、なおかつスクリーン表面の粗さを調整し、良好な映像を得ることができる光拡散性スクリーンを提供する。
【解決手段】 フレネルレンズシートと組み合わせて用いる単光源式リアプロジェクションテレビ用光拡散性スクリーンであって、
投射光を水平方向に屈折させる作用を持つレンズ層と、それより出光側に形成された、透光性母材中に透光性材料からなる光拡散材微粒子を分散させた光拡散層と、から構成されてなる光拡散性スクリーンであり、
前記光拡散層が、この光拡散層の出光側の最外層が光を最も強く拡散する層である多層構造のものであり、
かつ、前記光拡散性スクリーンの出光側の最表面層が、表面粗さＲａが０．２μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍのものであることを特徴とする、透過型プロジェクションスクリーン用光拡散性スクリーン。
光拡散層の出光側の最外層の表面をさらにハードコート層で覆った構成とすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、単光源用透過型プロジェクションテレビ等に使用される光拡散性スクリーンに関する。

従来、背面投射式のプロジェクションテレビ用光源としてＣＲＴ光源が主流であったが、近年ＬＣＤやＤＭＤなどの単管式光源が主流になりつつある。

また、テレビ表面への外光写り込みを低減するために、スクリーン表面に低反射層を形成したり、表面に微細な凹凸形状を施す（以下、マット処理という）ことが好まれている。

さらに、従来の透過型スクリーンにおいては一般的に樹脂材料を使用しているため、スクリーン表面が傷付きやすく、埃が付着しやすいという問題点があり、スクリーン表面ヘハードコート層を形成したり、帯電防止処理を施すのが一般的となっている。

ＣＲＴ光源のプロジェクションテレビと比較して、単光源プロジェクションテレビにおいては、光源の構成上、出射光の微小な輝度ムラ（以下、シンチレーションという）が生じやすい。

また、スクリーン表面へのマット処理は、スクリーン表面の荒れが弱いと外光写りこみ低減効果が低く、スクリーン表面の荒れが強すぎると画面が白っぽく感じられ、コントラストが低下するため、スクリーン表面の粗さを適度に調整する必要がある。

そこで、本発明はこのような問題点を考慮してなされたもので、単光源プロジェクションテレビのシンチレーションを低減して、なおかつスクリーン表面の粗さを調整し、良好な映像を得ることができる光拡散性シートを提供するものである。

上記課題は下記の手段によって解決できる。
すなわち、請求項１の記載に係わる発明は、フレネルレンズシートと組み合わせて用いる単光源式リアプロジェクションテレビ用光拡散性スクリーンであって、
投射光を水平方向に屈折させる作用を持つレンズ層と、それより出光側に形成された、透光性母材中に透光性材料からなる光拡散材微粒子を分散させた光拡散層と、から構成されてなる光拡散性スクリーンであり、
前記光拡散層が、この光拡散層の出光側の最外層が光を最も強く拡散する層である多層構造のものであり、
かつ、前記光拡散性スクリーンの出光側の最表面層が、表面粗さＲａが０．２μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍのものであることを特徴とする、透過型プロジェクションスクリーン用光拡散性スクリーンである。

請求項２にかかわる発明は、前記光拡散層のうちの少なくとも一層が、下記式〔Ｉ〕を満たす透光性母材と光拡散材微粒子とからなる、請求項１記載の光拡散性スクリーンである。
０＜｜Ｎｐ−Ｎｓ｜≦０．０５ 〔Ｉ〕
〔ここで、Ｎｐは透光性母材の屈折率を表し、Ｎｓは光拡散材微粒子を形成している透光性材料の屈折率を表す。〕
請求項３にかかわる発明は、前記光拡散層の出光側の最外層が、前記光拡散性スクリーンの出光側の最表面層である、請求項１または２に記載の光拡散性スクリーンである。

請求項４にかかわる発明は、前記光拡散層の出光側の最外層が、前記透光拡散材微粒子の少なくも一部が前記透光性光性母材中から突出したものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散性スクリーンである。

請求項５にかかわる発明は、前記光拡散層の出光側の最外層の表面にさらにハードコート層が形成され、当該ハードコート層が前記光拡散性スクリーンの出光側の最表面層となっている、請求項１、２、４のいずれか１項に記載の光拡散性スクリーンである。

請求項６にかかわる発明は、前記ハードコート層が、当該ハードコート層内に帯電防止剤を混入した構成のものである、請求項５に記載の光拡散性スクリーンである。

請求項７にかかわる発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光拡散性スクリーンの光拡散層を、熱収縮率が異なる透光拡散材微粒子と透光性光性母材とを使用し、これらの透光拡散材微粒子と透光性光性母材との混合物から前記光拡散層を形成させる際の冷却固化および／または硬化させるときの熱収縮過程において前記透光拡散材微粒子の少なくも一部を前記透光性光性母材中から突出させることを特徴とする、光拡散性スクリーンの製造法である。

本発明によれば、単光源プロジェクションテレビのシンチレーションを低減して、なおかつスクリーン表面の粗さを調整し、良好な映像を得ることができる光拡散性スクリーンを提供することができる。

本発明に係る光拡散性スクリーンの実施の形態の例を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明による透過型スクリーンの好ましい実施形態のひとつを示す図である。この実施形態の透過型スクリーン１は、フレネルレンズシート２と、このフレネルレンズシート２のさらに観察者側（即ち、出光側）に配置される光拡散性スクリーン３とから構成されている。

光拡散性スクリーン３は、入光側に投射光を水平方向に屈折および／または全反射させる作用を持つレンズ層４と、さらに観察側（即ち、出光側）に、透光性母材と透光性材料からなる光拡散材微粒子を配合した光拡散層５で構成されている。

レンズ層４は、図１に示すものに限らず、例えばレンチキュラーレンズ形状のように光を水平方向に屈折させる作用を有するものであればどのようなものを用いてもかまわない。レンズ層４は、例えばポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、メチルメタクリレート−スチレンの共重合体樹脂（ＭＳ）等の光学用途の樹脂を用いて、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等により製造したり、電離放射線硬化性樹脂をエンボスロールと透明基材の聞に供給し、透明基材側から電離放射線を照射し、樹脂を硬化させると同時に樹脂成形物であるレンズを透明基材に重合接着させることにより製造することができるが、特に材質に限定されるものではない。

図２は、光拡散性スクリーン３の構成の一例を示す図である。
光拡散層５は、透光性母材６と透光性材料からなる光拡散材７で構成され、透光性母材６の材料には、例えぱポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレート−スチレンの共重合体樹脂（ＭＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の光学用途の樹脂を使用し、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等により製造することができる。光拡散材７としては、例えぱポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等の架橋樹脂ビーズ、及び、ガラスビーズ、シリコン系ビーズ等を用いることができ、乳化重合法、ビーズ粉砕等により製造することができる。光拡散材微粒子７の粒径およびその配合量は、透光性母材と光拡散材の種類および組み合わせ、得られる効果、本発明による光拡散性スクリーンの具体的用途、目的等に応じて、適宜選択することができる。

図２の例では、光拡散層５が入光側光拡散層８と表層側光拡散層９の２層構成となっており、入光側光拡散層８の光拡散剤添加量よりも表層側光拡散層９の光拡散剤添加量が多くなるような構成となっていて、光拡散層５の出光側の最外層（即ち、表層側光拡散層９）が光拡散層５の中で光を最も強く拡散する層となっている。光拡散層５中の他層の光拡散性を考慮しつつ、表層側光拡散層９に配合する拡散剤の種類、拡散剤の添加量、透光性母材の種類、並びにこれらの組み合わせを適宜選択することによって、表層側光拡散層９を光が最も強く拡散する層とすることができる。表層側光拡散層９における光拡散材微粒子７の配合量も、前記と同様に、得られる効果、光拡散性スクリーンの具体的用途、目的等に応じて適宜選択することができる
このように、光拡散効果を表層付近に集めることにより、フレネルレンズシートでの拡散と光拡散性スクリーンでの拡散が２層に局在化するため、擬似的に瞳径を大きくする事が可能となり、シンチレーションを低減させることが可能となる。

表層側光拡散層９の出光面１０は、透光性光拡散材微粒子７の一部が透光性母材６から突出することによる凹凸を有する。尚、図１において、この表層側光拡散層９は光拡散性スクリーン３の出光側の最表面層となっている。

この凹凸は、光拡散層９がその製造工程において冷却固化または硬化する際の、透光性母材６と光拡散性微粒子７の収縮率の違いによって形成される。出光面１０は、拡散材添加量および製造条件にて表面の粗さを調整し、表面粗さＲａ（接触式測定器による微小な凹凸の振幅に関する中心線平均粗さ）について、粗さの異なるいくつかのスクリーンサンプルについて評価を行ったところ、Ｒａが０．２μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍとなるように表面の粗さを調整することで、良好な映像を得ることができることがわかった。Ｒａが０．２μｍより小さくなると外光の写り込みを低減する効果が十分に得られず、Ｒａが１．０μｍより大きくなると表面の荒れが強く、画面が白っぽく感じられコントラストが低下する。なお、本発明において、Ｒａは、ＩＳＯ４６８−１９８２、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４によって定められた方法に基づき得られたものである。

図２の例では、光拡散層５が入光側光拡散層８と表層側光拡散層９の２層構成となっているが、表層側光拡散層の拡散が最も強い構成であれば特に拡散剤添加量、拡散剤種類および拡散層数が限定されるものではない。

前記透光性母材６と光拡散材７の材料は、前述の種々の材料の中から前述の屈折率差が ０＜｜Ｎｐ−Ｎｓ｜≦０．０５ となるように適宜組合わせて用いることができる。屈折率差 ｜Ｎｐ−Ｎｓ｜ が０．０５よりも大きくなるような揚合、輝度を高く維持するためには光拡散材７の量を少なくする必要があり、その場合入射光が光拡散材７で拡散される回数が減少し、透光性母材６を通って出射した素抜けた光の量が増加し、シンチレーション悪化の原因となる。

次に、前記光拡散層の最外層の表面に、さらにハードコート層を形成した構成について、図３に基づいて詳細に説明する。
図３は、図２に示す光拡散性シート３のさらに観察者側（即ち、出光側）に、ハードコート層１１を形成したものを示す。
上記ハードコート層は、例えば液状の電離放射線硬化性ハードコート剤をディップコート法、ロールコート法等の方法で光拡散性シート３の表面に塗布し、電離放射線を照射したりすることにより形成することができる。尚、図３において、このハードコート層１１は光拡散性スクリーン３の出光側の最表面層となっている。

前述のように、スクリーンとして良好な画像を得るために、ハードコート層形成後にも出光面１２の表面粗さＲａが０．２μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍとなるように調整する必要があり、そのためにハードコート形成前の光拡散シート表面粗さと、ハードコート層の厚みを調整する必要がある。ハードコート形成前の光拡散シート表面粗さＲａは０．５μｍ≦Ｒａであることが好ましく、ハードコート層厚みｔｈは２μｍ≦ｔｈ≦１０μｍであることが好ましい。ｔｈ＜２μｍではハードコート性能が十分に得られず、１０μｍ＜ｔｈではハ一ドコート後の表面粗さが小さくなり、外光の写り込み低減効果が十分に得られない。

＜実施例１＞
フレネルレンズシートと組合わせで用いる単光源式リアプロジェクションテレビ用光拡散性スクリーンを図４に示すようなレンチキュラーレンズ層１３と光拡散層１４で作製した。レンチキュラーレンズ層１３は、厚み１２５μｍのＰＥＴ上に、レンズピッチＰ＝１５０μｍ、レンズ横径ａ＝０．０８ｍｍ、縦径ｂ＝０．０７ｍｍの紫外線硬化性樹脂の硬化物からなるレンチキュラーレンズを形成することにより作製した。

光拡散層１４の透光性母材１５には、ＰＭＭＡを使用し、光拡散材１６にはＰＭＭＡ、および、ＰＭＭＡとＰＳの重合割合を調整したものを使用した。

まず、透光性母材１５の屈折率Ｎｐは１．４９に固定し、光拡散材１６は屈折率を１．５２に調整したものを使用し、図５に示すような３通りの光拡散層構成のサンプルを作製した。３通りのサンプルはピークゲイン（微小角輝度計を用いて測定）が４になるように調整し、光拡散層厚みｔ＝２ｍｍとし、図５Ａ（比較例１）は光拡散層１７が単層構成、図５Ｂおよび図５Ｃは光拡散層を入光側光拡散層と表層側光拡散層の２層に分けた構成であり、図５Ｂ（実施例１）は、表層側光拡散層１８に入光側光拡散層１９の濃度が３倍になような量の拡散材を添加し、表層側拡散層厚みｔ１８＝０．５ｍｍ、入光側拡散層厚みｔ１９＝１．５ｍｍとし、図５Ｃ（比較例２）は入光側光拡散層２０に表層側光拡散層２１の３倍量の拡散剤を添加し、入光側光拡散層厚みｔ２０＝０．５ｍｍ、表層側拡散層厚みｔ２１＝１．５ｍｍとした。なお、ゲインとは、スクリーンの後方（プロジェクター側）から光線を入射し、前方に出てくる光の輝度の角度分布を測定し、スクリーンにおける照度（ルクス）の関係式により求めたものである。また、ピークゲインとは、様々な観察位置でのゲイン値の中で最大値のことである。通常は、スクリーン中央部をスクリーン正面から観察した時、ゲインの最大値を示す。

また、すべてのサンプルについて、東京精密（株）製表面粗さ形状測定機サーフコム５７５Ａを使用し、ＩＳＯ４６８−１９８２、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に基づいて表面粗さＲａの測定を行った。

前記３通りのスクリーンサンプルについて、平均粒径３０μｍのアクリルビーズ拡散剤を混入した耐衝撃性アクリル板に、紫外線硬化性樹脂の硬化物からなるレンズピッチ１１０μｍのフレネルレンズを形成したフレネルレンズシートを組み合わせて、投射レンズの瞳径が３３ｍｍであるＬＣＤ光源を有し、投射距離が７５０ｍｍ、入射面照度が１２０１ｘである５０インチ背面投射型テレビを用いてシンチレーション、スクリーン表面への外光写り込み、およびスクリーンのコントラストについての官能評価（目視）を行った。シンチレーションについては全てのサンプルの中で最も良好のものを＋３点、最も悪いものを−２点とし、スクリーン表面への外光写り込みおよびスクリーンのコントラストについては、全てのサンプルの中で最も良好のものを＋３点、最も悪いものを０点として、相対的に評価した結果を表１に示す。

上記評価結果によると、出光側に拡散剤添加量が多い層を配置した多層構成（実施例１）が、最もシンチレーションが少ない高画質な画像が得られる。

＜実施例２〜６＞
フレネルレンズシートと組合わせで用いる単光源式リアプロジェクションテレビ用光拡散性スクリーンを図６に示すようなレンチキュラーレンズ層２２と２層構成の光拡散層２３で作製した。

レンチキュラーレンズ層２２は、厚み１２５μｍのＰＥＴ上に、レンズピッチＰ＝１５０μｍ、レンズ横径ａ＝０．０８ｍｍ、縦径ｂ＝０．０７ｍｍの紫外線硬化性樹脂の硬化物からなるレンチキュラーレンズを形成することにより作製した。

前記光拡散層２３の透光性母材２４には、ＰＭＭＡを使用し、光拡散材２５にはＰＭＭＡ、および、ＰＭＭＡとＰＳの重合割合を調整したものを使用し、透光性母材の屈折率Ｎｐは１．４９に固定し、光拡散材は屈折率を１．５２に調整したものを使用した。

光拡散層は表面側拡散層２６と入光側拡散層２７の２層構成とし、表面層の拡散材添加量を調整して、出光面表面粗さＲａが０．１〜１．３μｍとなるようなスクリーンを作製した。表面側拡散層厚みｔ２６＝０．２ｍｍ、入光側拡散層厚みｔ２７＝１．８ｍｍとし、すべてのサンプルはスクリーンゲインが４になるように調整した。

前記スクリーンサンプルについて、前述のフレネルレンズと組合わせて、前述の５０インチ背面投射型テレビを用いてＴＶ映像評価を行い、シンチレーション、スクリーン表面への外光写り込み、およびスクリーンのコントラストについての官能評価（目視）を行った。シンチレーションについては全てのサンプルの中で最も良好のものを＋３点、最も悪いものを−２点とし、スクリーン表面への外光写り込みおよびスクリーンのコントラストについては、全てのサンプルの中で最も良好のものを＋３点、最も悪いものを０点として、相対的に評価した結果を表１に示す。

上記評価結果によると、光拡散性スクリーンの表面粗さＲａが０．２μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍの範囲内であればスクリーン表面への外光写り込みが弱く、スクリーンのコントラストも良好なものが得られることがわかった。更に好ましくは０．４μｍ≦Ｒａ≦０．６μｍである。一方、Ｒａ＜０．２μｍでは外光写り込み低減効果が弱く、１．０＜Ｒａではスクリーンの画面が白っぽくなり、コントラストが低下するため好ましくない。

＜実施例７〜１２＞
フレネルレンズシートと組合わせで用いる単光源式リアプロジェクションテレビ用光拡散性スクリーンを図６に示すようなレンチキュラーレンズ層２２と２層構成の光拡散層２３で作製した。表層側光拡散層の拡散材添加量を調整して、出光面表面粗さがＲａ＝０．５μｍとなるように拡散材添加量を調整した。

レンチキュラーレンズ層２２は、厚み１２５μｍのＰＥＴ上に、レンズピッチＰ＝１５０μｍ、レンズ横径ａ＝０．０８ｍｍ、縦径ｂ＝０．０７ｍｍの紫外線硬化性樹脂の硬化物からなるレンチキュラーレンズを形成することにより作製した。

前記光拡散層の透光性母材２４には、ＰＭＭＡを使用し、光拡散材２５にはＰＭＭＡ、および、ＰＭＭＡとＰＳの重合割合を調整したものを使用し、透光性母材の屈折率Ｎｐは１．４９に固定し、光拡散材Ｎｓの屈折率を１．４９〜１．５５の範囲で調節することで、屈折率差（｜Ｎｐ−Ｎｓ｜）を０〜０．０６の範囲内で変化させた。また、すべてのサンプルはフレネルレンズシートと組合わせてスクリーンゲインが３になるように調整した。

前記の光拡散性スクリーンサンプルについて、前述の５０インチ背面投射型テレビを用いてシンチレーションの官能評価（目視）を行い、全てのサンプルの中で最も良好のものを＋３点、最も悪いものを０点とし相対的に評価した結果を表２に示す。

上記評価結果によると、前記屈折率差が０＜｜Ｎｐ−Ｎｓ｜≦０．０５となるサンプルでシンチレーションが弱く、さらに好ましくは０＜｜Ｎｐ−Ｎｓ｜≦０．０３であった。一方、｜Ｎｐ−Ｎｓ｜が０．０５を超えるとシンチレーションが強くなるため好ましくない。

＜実施例１３〜１６＞
次に前記光拡散層の表面側に、ハードコート層を形成した実施例を示す。
図７で示すように、レンチキュラーレンズ層２８と２層構成の光拡散層２９で形成した光拡散性シートのさらに観察者側に、電離放射線硬化性のハードコート層３０を形成した。 ハードコート形成前の光拡散層２９の表面表面粗さＲａが０．２〜１．３μｍとなるようにサンプルを作製し、その後電離放射線硬化性ハードコート層を表面に形成した。このとき、ハードコート層の膜厚は５μｍとなるように調整した。

表３は、各サンプルのハードコート前後での光拡散シート表面の表面粗さデータを示す。
上記評価結果から、ハードコート前の光拡散性シート表面の表面粗さを調節することで、ハードコート後の表面粗さを調整できることがわかった。

＜発明の効果＞
以上詳細に説明したように、本発明によれば、単光源プロジェクションテレビのシンチレーションを低減して、なおかつスクリーン表面の粗さを調整し、良好な映像を得ることができる光拡散性スクリーンを提供できる。

本発明による光拡散性スクリーンの好ましい実施形態を示す斜視図 本発明による光拡散性スクリーンの構成を示す断面図 図２の光拡散性スクリーンにハードコート層を形成させた光拡散性スクリーンを示す断面図 実施例１の本発明による光拡散性スクリーンを示す斜視図 実施例および比較例において評価に用いた光拡散性スクリーンを示す断面図 実施例２〜１２において評価に用いた光拡散性スクリーンを示す断面図 実施例１３〜１６において評価に用いた光拡散性スクリーンを示す断面図

符号の説明

１ 透過型スクリーン
２ フレネルレンズシート
３ 光拡散性スクリーン
４ レンズ層
５、１４、１７、２３、２９ 光拡散層
６、１５、２４ 透光性母材
７、１６、２５ 光拡散材
８、１９、２０、２７ 入光側光拡散層
９、１８ ２１、２６ 表層側光拡散層
１０、１２ 出光面
１１、３０ ハードコート層
１３、２２、２８ レンチキュラーレンズ層

Claims (7)

1. フレネルレンズシートと組み合わせて用いる単光源式リアプロジェクションテレビ用光拡散性スクリーンであって、
   投射光を水平方向に屈折させる作用を持つレンズ層と、それより出光側に形成された、透光性母材中に透光性材料からなる光拡散材微粒子を分散させた光拡散層と、から構成されてなる光拡散性スクリーンであり、
   前記光拡散層が、この光拡散層の出光側の最外層が光を最も強く拡散する層である多層構造のものであり、
   かつ、前記光拡散性スクリーンの出光側の最表面層が、表面粗さＲａが０．２μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍのものであることを特徴とする、透過型プロジェクションスクリーン用光拡散性スクリーン。
2. 前記光拡散層が、下記式〔Ｉ〕を満たす透光性母材と光拡散材微粒子とからなる、請求項１記載の光拡散性スクリーン。
   ０＜｜Ｎｐ−Ｎｓ｜≦０．０５ 〔Ｉ〕
   〔ここで、Ｎｐは透光性母材の屈折率を表し、Ｎｓは光拡散材微粒子を形成している透光性材料の屈折率を表す。〕
3. 前記光拡散層の出光側の最外層が、前記光拡散性スクリーンの出光側の最表面層である、請求項１または２に記載の光拡散性スクリーン。
4. 前記光拡散層の出光側の最外層が、前記透光拡散材微粒子の少なくも一部が前記透光性光性母材中から突出したものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散性スクリーン。
5. 前記光拡散層の出光側の最外層の表面にさらにハードコート層が形成され、当該ハードコート層が前記光拡散性スクリーンの出光側の最表面層となっている、請求項１、２、４のいずれか１項に記載の光拡散性スクリーン。
6. 前記ハードコート層が、当該ハードコート層内に帯電防止剤を混入した構成のものである、請求項５に記載の光拡散性スクリーン。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光拡散性スクリーンの光拡散層を、熱収縮率が異なる透光拡散材微粒子と透光性光性母材とを使用し、これらの透光拡散材微粒子と透光性光性母材との混合物から前記光拡散層を形成させる際の冷却固化および／または硬化させるときの熱収縮過程において、前記透光拡散材微粒子の少なくも一部を前記透光性光性母材中から突出させて形成させることを特徴とする、光拡散性スクリーンの製造法。

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