JP2005283976A - 透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、シンチレーションが実質上発生せず、高輝度、高解像度、高品位な映像を得ることの可能な透過型スクリーンを提供する。
【解決手段】少なくとも、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートを組み合わせてなる透過型スクリーンにおいて、前記レンチキュラーレンズシートが、光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている入射側光拡散層（Ａ）と、光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている出射側光拡散層（Ｂ）と、該入射側光拡散層（Ａ）と出射側光拡散層（Ｂ）との間に光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている中間光拡散層（Ｃ）とを一体化してなる３層構造の光拡散基材の前記入射側光拡散層（Ａ）の入射側表面に凸状シリンドリカルレンズが並設されていることを特徴とする透過型スクリーンである。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示技術の分野に属するものであり、プロジェクションテレビやマイクロフィルムリーダー等の画面として用いられる、特に、シンチレーションが実質上発生せず、高輝度、高解像度、高品位な映像を得ることの可能な透過型スクリーンに関するものである。

従来、背面投写型プロジェクションテレビにおいては、投写された画像を観察側の広い範囲で明るく観察できるようにすることが要求されており、水平方向には広く拡散し、垂直方向にはそれよりも狭い範囲ではあるが適度の範囲に拡散するようにした、視野範囲に異方性のある透過型スクリーンが用いられている。

このような透過型スクリーンとしては、シートの片面または両面に垂直方向に延びるレンチキュラーレンズ等のレンズを連設するとともに、この様にして、拡散性をもたせた拡散シート中にさらに光拡散材を含有させ、連設されたレンズにより光を水平方向に広く拡散し、光拡散材により垂直方向にも光を拡散させるようにしたレンチキュラーレンズシートが一般的に使用されている。

光拡散材には、それを使用した透過型スクリーンの全光線透過率に占める拡散光線透過率の割合（曇価）が高く、光利用効率に優れること、色温度が高いこと、さらにＣＲＴや液晶プロジェクター等の光源の透けが観察されるシースルーや部分的に帯状の明るい部分が観察されるホットバーが無いことなどの性能が要求される。

下記に特許文献を記す。
特開昭６０−４６５０３号公報 特開昭６１−４７６２号公報 特開平１−１７２８０１号公報 このような光拡散材としては、例えば、特許文献１記載のシリカ、白雲母やアルミナ、炭酸カルシウム及びガラスビーズ等の無機系光拡散材や、特許文献２記載のアクリル系樹脂、スチレン系樹脂及びこれらの共重合体や特許文献３記載のシリコーン系樹脂などの非晶質の有機系光拡散材等が用いられている。これら光拡散材は、図４に示すように、レンチキュラーレンズシート４０中に光拡散材４２を均一に分散させたり、または、図５に示すように、レンチキュラーレンズシート５０内部で光拡散材５２を出射側に偏在させたりして使用されている。

一方、透過型スクリーンと組合せて用いられる投写映像源として、近年、ＣＲＴではなく液晶パネルを利用した液晶プロジェクターが開発されてきた。この液晶プロジェクターは、画素ごとに光を通過させたり、遮断したりすることによって画像を形成するので、通常、光源からの光を平行光にして液晶パネルに入光させる。したがって、液晶パネルを通過した画素ごとの光は、画素ごとに発光しているＣＲＴのように拡散してはおらず、より方向性のそろった光となっている。また、一般的に使用されている液晶パネルは、ＣＲＴよりも小さいため、画素ごとの光の向きは、スクリーン上でもＣＲＴより液晶パネルの方がそろっている。

このような液晶プロジェクターのように向きのそろった明るい投写映像源（光源）を用いる場合には、従来より用いられている前述のような光拡散材を使用した透過型スクリーンでは、その画像を見ると、光拡散材による輝度の部分的変化が明確に視認され、画面全体がぎらついて見えてしまうシンチレーションという現象が発生するという問題があった。特に、コンピューターなどの静止画像を投影した場合にはこのシンチレーションが強く感じられ、非常に観視しにくい映像になるという問題があった。

このようなシンチレーションの問題を解決するために、まず、光拡散材の粒子形状がシンチレーションに与える影響を評価した結果では、球形光拡散材が最も著しくシンチレーションを発生した。これに対して、不定形光拡散材では球形光拡散材に比べシンチレーションの発生のレベルは低下するものの、完全にシンチレーションの発生を抑止することは出来なかった。しかも、不定形拡散材では、シースルーと呼ばれる光源の透けの現象が発生し、透過型スクリーン用の光拡散材としては十分満足すべきものではなかった。さらに検討を進めた結果、シンチレーションの発生を十分に抑制し、シースルーの発生をも抑制するためには、光拡散層の厚みを厚くするか、またはスクリーンゲインを低くする、すなわち光拡散材の添加量を多くし、出来るかぎり拡散性を強くする必要があることがわかった。しかしながら、光拡散層の厚みを厚くすればするほど解像力が低下し、また、スクリーンゲインを低下させるとプロジェクションテレビそのものの明るさが低下するなど、顕著な弊害が発生するという問題点を有している。

そこで、本発明の目的は、液晶プロジェクターのように向きのそろった明るい光源を投写源とする場合においても、シンチレーションが実質上発生せず、高輝度、高解像度、高品位な映像を得ることの可能な透過型スクリーンを提供することにある。

上記の目的を達成するために、すなわち
請求項１に係る発明は、
少なくとも、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートを組み合わせてなる透過型スクリーンにおいて、
前記レンチキュラーレンズシートが、光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている入射側光拡散層（Ａ）と、光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている出射側光拡散層（Ｂ）と、該入射側光拡散層（Ａ）と出射側光拡散層（Ｂ）との間に光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている中間光拡散層（Ｃ）とを一体化してなる３層構造の光拡散基材の前記入射側光拡散層（Ａ）の入射側表面に凸状シリンドリカルレンズが並設されていることを特徴とする透過型スクリーンである。

また、請求項２に係る発明は、
前記入射側光拡散層（Ａ）および出射側光拡散層（Ｂ）に混入される光拡散材が、不定形光拡散材からなり、一方、前記中間光拡散層（Ｃ）に混入される光拡散材が、球形光拡散材からなることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーンである。

また、請求項３に係る発明は、
前記入射側光拡散層（Ａ）、出射側光拡散層（Ｂ）および中間光拡散層（Ｃ）の厚さを各々ｔ_A、ｔ_B、ｔ_Cと表したとき、ｔ_C＞ｔ_B＞ｔ_Aの関係を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の透過型スクリーンである。

本発明により、少なくとも、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートを組
み合わせてなる透過型スクリーンにおけるレンチキュラーレンズシートは、光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている入射側光拡散層（Ａ）と光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている出射側光拡散層（Ｂ）、前記（Ａ）と（Ｂ）の間に光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている中間光拡散層（Ｃ）とを一体化してなる３層構造の光拡散基材の前記入射側光拡散層（Ａ）の入射側表面または前記出射側光拡散層（Ｂ）の出射側表面のいずれか表面に凸状シリンドリカルレンズが並設されている構成とすることで、入射側（光源側）から第１層目の入射側光拡散層（Ａ）でシンチレーションの発生を低減し、第２層目の中間光拡散層（Ｃ）で拡散性を向上させ、さらに第３層目の出射側光拡散層（Ｂ）にて再度拡散され、かくしてシンチレーションの発生を実質上解消することが可能となる。

また、３層構成とすることで、単位光線当たりの光路差も大きくなるのでスペックル、シンチレーションを制御することができる。

以下、本発明の透過型スクリーンにおけるレンチキュラーレンズシートの実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の透過型スクリーンにおけるレンチキュラーレンズシートの実施形態の一例を示す模式的垂直断面図である。図１において、入射側光拡散層（Ａ）、出射側光拡散層（Ｂ）、その（Ａ）と（Ｂ）との間に配設される中間光拡散層（Ｃ）からなる３層構成の光拡散基材２の入射側光拡散層（Ａ）側表面に、透明基材１ｂ上に凸状シリンドリカルレンズ１ａが並設されたレンズ部１が積層されたレンチキュラーレンズシート１０である。すなわち、図における左側が光入射側（光源側）であり、右側が光出射側（観察者側）である。入射側光拡散層（Ａ）、出射側光拡散層（Ｂ）および中間光拡散層（Ｃ）には、いずれもすれぞれ光拡散材３，４，５が混入されており、入射側光拡散層（Ａ）および出射側光拡散層（Ｂ）に混入されている光拡散材３，４は不定形光拡散材からなり、中間光拡散層（Ｃ）に混入されている光拡散材５は球形光拡散材からなる。このような構成のレンチキュラーレンズシートを用いた透過型スクリーンはシンチレーションの発生を抑制することができる。

なお、上記レンチキュラーレンズシートの場合は、透明基材１ｂ上にが並設されたレンズ部１を積層して形成したものが例示されているが、透明基材１ｂを介さず、直接、光拡散基材２の入射側光拡散層（Ａ）側表面に凸状シリンドリカルレンズ１ａを設けたレンズ部１を形成することもできる。

光拡散材が混入された入射側光拡散層（Ａ）、出射側光拡散層（Ｂ）および中間光拡散層（Ｃ）を形成するプラスチック材料としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合樹脂、塩化ビニル樹脂、紫外線硬化樹脂等の通常使用されている透明樹脂を適宜選択して使用することができる。

上記の３層構造の光拡散基材を構成する入射側光拡散層（Ａ）、出射側光拡散層（Ｂ）、中間光拡散層（Ｃ）の厚さを各々ｔ_A、ｔ_B、ｔ_Cと表したとき、ｔ_C＞ｔ_B＞ｔ_Aの関係を満たすことが好ましい。そして、透過型スクリーンの全体厚みは、適用する製品サイズにより適宜選択することができ、例えば１〜５ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍとすることができる。より高い解像度を要求される場合には、厚み３ｍｍ以下の透過型スクリーンとするとよい。

光拡散材としては、従来より使用されているものを使用することができ、例えば、スチ
レン系樹脂、アクリル系樹脂微粒子、シリコーン系樹脂などからなる有機系微粒子やガラスビーズ、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどからなる無機系微粒子を用いることができる。これら微粒子としては、例えば、平均粒径２〜３０μｍ好ましくは４〜１２μｍのものを用いることができが、微粒子の大きさは透過型スクリーンの要求性能に応じて適宜選択することができる。また、これら微粒子の形状は球状のものでも不定形のものでもよいく、入射側光拡散層（Ａ）および出射側光拡散層（Ｂ）には不定形光拡散材を用い、中間出光拡散層（Ｃ）には球状光拡散材を用いることが好ましい。これは、入射側から第１層目の、特に、シンチレーション発生を抑制する効果の大きい入射側光拡散層（Ａ）に、不定形光拡散材を用いシンチレーションの発生を抑制し、第２層目の中間出光拡散層（Ｃ）には球状光拡散材を用いることで拡散性を向上させ、第３層目の出射側光拡散層（Ｂ）に、さらに球状光拡散材を用いて再度拡散させて、シースルー現象の発生を抑制するとともにシンチレーションの発生をも抑制し、しかも入射側光拡散層（Ａ）、出射側光拡散層（Ｂ）、中間光拡散層（Ｃ）の厚さを各々ｔ_A、ｔ_B、ｔ_Cと表したとき、ｔ_C＞ｔ_B＞ｔ_Aの関係を満たすことで、完全にシースルー現象の発生ともにシンチレーションの発生す防止することができる。

光拡散材３，４，５の添加量は、透過型スクリーンに要求されるスクリーンゲインによって、また、入射側光拡散層（Ａ）、出射側光拡散層（Ｂ）および中間光拡散層（Ｃ）の厚みに応じて適宜設定することができる。この添加量は、例えば、０．０５〜５重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％である。

以上のようなレンチキュラーレンズシートを構成する３層構造の光拡散基材２は、入射側光拡散層（Ａ）、中間光拡散層（Ｃ）および出射側光拡散層（Ｂ）を、この順に積層して一体化した構造とすることが好ましく、例えば、予め各層をモノマーキャスト法、押出成形法、射出成形方法等により個別に成形し、その後各構成層を熱融着もしくは接着層を介して接着することにより、容易に製造することができる。また、多層共押出成形により、予め３層が一体化した光拡散基材２を製造することも可能である。さらに、中間光拡散層（Ｃ）の両側に、入射側光拡散層（Ａ）および出射側光拡散層（Ｂ）となる光拡散材含有の紫外線などの活性エネルギー線硬化性樹脂を塗布し、必要に応じて賦形した後、活性エネルギー線を照射して硬化させることで製造することもできる。

上記の光拡散基材２の入射側光拡散層（Ａ）の表面に配設されるレンズ部１としては、例えば、紫外線などの活性エネルギー線硬化性樹脂硬化物からなる凸状シリンドリカルレンズ１ａは、紫外線などの活性エネルギー線硬化性樹脂をエンボスロール金型の成型面に塗工し、透明基材１ｂをエンボスロール金型に供給し、前記透明基材１ｂを介して紫外線などの活性エネルギー線を照射し、前記樹脂を硬化させると同時に樹脂成型物である凸状シリンドリカルレンズ１ａを透明基材１ｂに重合接着せしめるか、または、透明基材１ｂに前記活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を塗工し、エンボスロール金型に供給し、前記透明基材１ｂを介してを活性エネルギー線照射し、前記樹脂を硬化させると同時に樹脂成型物であるシリンドリカルレンズ１ａを透明基材１ｂに重合接着せしめる方法等によって成形されるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。また、凸状シリンドリカルレンズ１ａの形状は円形状あるいは非球面形状であっても良く、特に、形状は限定されない。これらのレンチキュラーレンズの形状及び寸法は、透過型スクリーンの要求性能に応じて適宜設定することができる。

上記の透明基材１ｂとしては、シリンドリカルレンズ部を支持するための透明支持体であり、透明性を有する材料であれば、特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボート（ＰＣ）フィルム基材が好ましい。

そして、上記で得られたレンズ部１を３層構造の光拡散基材２の入射側光拡散層（Ａ）
の表面に、透光性の接着剤もしくは粘着剤等からなる接着層を介して接着することにより、容易、本発明の透過型クリーンに用いるレンチキュラーレンズシートを製造することができる。

必要に応じて、レンチキュラーレンズシートを着色したり、また、レンチキュラーレンズシートの出射側光拡散層（Ｂ）の出射側表面に、外光の写り込みを防止して画像品位の低下を防ぐ反射防止膜を形成したり、あるいはこれら表面を梨地面としたり、出射側表面のキズ付き等を防止するための耐擦傷性を付与する目的でハードコート層を形成したりすることができる。さらに、必要に応じて、低反射層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層等も形成することができる。

上記のレンチキュラーレンズシートの着色は、染料や微細な顔料を用いて、レンチキュラーレンズシートを構成するプラスチック材料に混合分散させて行う。着色する色は、グレーのような無彩色や、光源の分光特性における３原色（赤、緑、青）のバランスを制御するような特定の色を選択的に吸収または透過するようなものを用いることができる。レンチキュラーレンズシートを着色することにより、外光を光源からの投写光より多く吸収するので、画像のコントラストを向上させることができる。

上記の反射防止膜としては、例えば、蒸着またはコーティングして形成することができる。蒸着の場合は、ＭｇＦ₂、ＳｉＯ₂等の誘電体を、コーティングの場合はフッ素系樹脂等を使用できる。

上記のハードコート層としては、例えば、紫外線硬化型塗料から形成する。紫外線硬化型塗料は、一般的には皮膜形成成分としてその構造の中にラジカル重合性の二重結合又はエポキシ基を有するポリマー、オリゴマー、モノマー等を主成分とするものであり、その他光重合開始剤や増感剤を含有する。本発明に好ましいものは、皮膜形成成分がアクリレート系の官能基を有する多官能（メタ）アクリレート系の紫外線硬化型塗料を使用することによって、表面硬度、透明性、耐摩擦性、耐擦傷性等に優れたハードコート層を形成することができる。

ハードコート層の形成方法、例えば、ブレードコーティング、ロッドコーティング、ナイフコーティング、リバースロールコーティング、スプレーコーティング、オフセットグラビアコーティング等の任意の塗布方法により塗布されるが、特に塗布厚の精度、塗布表面の平滑性等に優れたグラビアコーティング、グラビアリバースコーティング、リバースロールコーティング、オフセットグラビアコーティング方法等が好適である。また、ハードコート層を転写層とした転写シートを用いて転写によって形成することもできる
また、図２は、本発明の透過型スクリーンにおけるレンチキュラーレンズシートの実施形態の他の例を示す模式的垂直断面図である。これらの図において、図１におけると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されている。

図２に示す本発明の透過型スクリーンにおけるレンチキュラーレンズシート２０は、図１に示した同様の光拡散基材２の入射側拡散層（Ａ）の表面に、図１に示した同様の透明基材１ｂに凸状シリンドリカルレンズ１ａを形成し、レンズと反対面の透明基材１ｂ側平坦面にブラックストライプ（ＢＳ）と呼ばれる黒色遮光部１ｃが形成されたレンズ部１′の遮光部１ｃの面を積層した構成のレンチキュラーレンズシートである。

凸状シリンドリカルレンズ１ａの非集光部に相当する黒色遮光層１ｃは、凸状シリンドリカルレンズ１ａの反対側の透明基材１ｂの平坦面に、粘着性を有するもので、紫外線の照射によって、その粘着性が消失する特性を持つ紫外線硬化性樹脂層を塗布またはフィルム状の紫外線硬化型樹脂をラミネートし形成する。次に、凸状シリンドリカルレンズ１ａ
を介して紫外線を照射し、レンズ作用によって集光して硬化した部分以外の紫外線硬化性樹脂層の未硬化部分に前記樹脂の粘性を利用して、黒色の粉体トナーを未硬化部分のみに付着させ、黒色遮光層１ｃを形成する。黒色粉体トナーとしては、黒色の色素、顔料、カーボン、金属塩あるいは黒色に着色したアクリル樹脂、有機シリコーン樹脂、ポリスチレン、尿素樹脂、ホルムアルデヒド縮合物等が挙げられるが、特に限定されるものではない。必要に応じて、２種類以上の黒色粉体トナーを組み合わせて使用してもよい。

または、凸状シリンドリカルレンズ１ａを介して紫外線を照射し、レンズ作用によって集光して硬化した部分以外の紫外線硬化性樹脂層の未硬化部分に前記樹脂の粘性を利用して、黒色の着色層を有する転写シートを着色層側で重ね合わせ、未硬化部分の前記樹脂の粘性を利用して、前記着色層を未硬化部分にのみ付着させた後、硬化部分の着色層をレンズシートから剥離することにより、黒色遮光層１ｃを形成してもよい。前記転写シートは、黒色の着色層を有する転写シートであれば、転写シートの材質、構成等に特に限定されるものではなく汎用の転写シートが使用できる。

図３に、上記で得られる光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている入射側光拡散層（Ａ）と、光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている出射側光拡散層（Ｂ）と、該入射側光拡散層（Ａ）と出射側光拡散層（Ｂ）との間に光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている中間光拡散層（Ｃ）とを一体化してなる３層構造の光拡散基材２の前記入射側光拡散層（Ａ）の入射側表面に、透明基材に凸状シリンドリカルレンズを形成し、レンズと反対面の透明基材側平坦面にブラックストライプ（ＢＳ）と呼ばれる黒色遮光部が形成されたレンズ部１′を配設したレンチキュラーレンズシート２０を用いて、入射面側に配置するフレネルレンズシート３０と組み合わせてなる本発明の透過型スクリーンの構成を示した。

このような本発明の透過型スクリーンは、必要に応じて、出射面側に配置する前面板（図示せず）等を組合せて使用することができる。この前面板は、スクリーンの表面に埃やゴミ等が付着したり、キズが付いたりするのを防止する目的で、耐久性のある透明性樹脂板が使用される。もちろん、この透明性樹脂板には、帯電防止層、反射防止膜、ハードコート層、防眩処理層を形成することができる。

また、本発明の透過型スクリーンは、シンチレーションの発生しやすい液晶プロジェクター等のように向きの揃った投写映像を用いる場合に特に好適である。

本発明の透過型スクリーンに用いられるレンチキュラーレンズシートの構成の一例を示す模式的垂直断面図である。 本発明の透過型スクリーンに用いれれるレンチキュラーレンズシートの構成の他の例を示す模式的垂直断面図である。 本発明の一例としての透過型スクリーンの構成の一部分を示す斜視図である。 従来の透過型スクリーンに用いられるレンチキュラーレンズシートの構成の一例を示す模式的垂直断面図である。 従来の透過型スクリーンに用いられるレンチキュラーレンズシートの構成の他の例を示す模式的垂直断面図である。

符号の説明

１０、２０、４０、５０・・・レンチキュラーレンズシート
１、１′・・・レンズ部
１ａ、４１、５１・・・凸状シリンドリカルレンズ
１ｂ・・・透明基材
１ｃ・・・黒色遮光層
２・・・３層構造からなる光拡散基材
Ａ・・・入射側光拡散層
Ｂ・・・出射側光拡散層
Ｃ・・・中間光拡散層
３・・・入射側光拡散層に混入される光拡散材（不定形光拡散材）
４・・・出射側光拡散層に混入される光拡散材（不定形光拡散材）
５・・・中間光拡散層に混入される光拡散材（球形光拡散材）
４２、５２・・・光拡散材

Claims (3)

1. 少なくとも、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートを組み合わせてなる透過型スクリーンにおいて、
   前記レンチキュラーレンズシートが、光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている入射側光拡散層（Ａ）と、光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている出射側光拡散層（Ｂ）と、該入射側光拡散層（Ａ）と出射側光拡散層（Ｂ）との間に光拡散材が混入されたプラスチック材料より形成されている中間光拡散層（Ｃ）とを一体化してなる３層構造の光拡散基材の前記入射側光拡散層（Ａ）の入射側表面に凸状シリンドリカルレンズが並設されていることを特徴とする透過型スクリーン。
2. 前記入射側光拡散層（Ａ）および出射側光拡散層（Ｂ）に混入される光拡散材が、不定形光拡散材からなり、一方、前記中間光拡散層（Ｃ）に混入される光拡散材が、球形光拡散材からなることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
3. 前記入射側光拡散層（Ａ）、出射側光拡散層（Ｂ）および中間光拡散層（Ｃ）の厚さを各々ｔ_A、ｔ_B、ｔ_Cと表したとき、ｔ_C＞ｔ_B＞ｔ_Aの関係を満たすことを特徴とする請求項１または２記載の透過型スクリーン。

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