JP2007086375A - Light diffusing member and transmission type screen using the same - Google Patents
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本発明は、光拡散部材及びこれを用いた透過型スクリーンに関し、更に詳しくは、厚さ方向の一方の面側に多数の凸シリンドリカルレンズを有するレンチキュラーレンズ部の片面に、光拡散材が分散した透光性樹脂からなる光拡散部が遮光パターン及び透光性樹脂層を介して接合されている光拡散部材、及びこの光拡散部材を用いた透過型スクリーンに関する。 The present invention relates to a light diffusing member and a transmission screen using the same, and more specifically, a light diffusing material is dispersed on one side of a lenticular lens portion having a large number of convex cylindrical lenses on one surface side in the thickness direction. The present invention relates to a light diffusing member in which a light diffusing portion made of a translucent resin is bonded via a light shielding pattern and a translucent resin layer, and a transmissive screen using the light diffusing member.
今日では、液晶ディスプレイ、投射型ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の大画面ディスプレイが一般家庭にまで普及している。大画面ディスプレイは、複数人で映像(画像)を観ることを想定して購入される場合が多く、複数人で映像(画像)を観たときでも各人が高画質の映像を楽しめるように、高い視野角特性が求められる。このため、例えば背面投射型ディスプレイでは、水平方向(画面の左右方向を意味する。以下同じ。)の視野角特性を向上させるために、光拡散部材を備えた透過型スクリーンが用いられる。 Today, large-screen displays such as liquid crystal displays, projection displays, and plasma displays are prevalent in ordinary homes. Large screen displays are often purchased with the assumption that multiple people watch videos (images), so that each person can enjoy high-quality video even when watching multiple videos (images). High viewing angle characteristics are required. For this reason, for example, in a rear projection display, a transmissive screen provided with a light diffusing member is used in order to improve the viewing angle characteristics in the horizontal direction (meaning the horizontal direction of the screen; the same applies hereinafter).
透過型スクリーンに利用される光拡散部材としては種々のものが提案されているが、その中の1つとして、厚さ方向の一方の面側に多数の凸シリンドリカルレンズ(屈折面が凸面のシリンドリカルレンズを意味する。以下同じ。)が一定のピッチで形成され、厚さ方向の他方の面が平面に成形されているシート状のレンチキュラーレンズ部と、このレンチキュラーレンズ部における前記他方の面に形成された多数の遮光部からなる遮光パターンとを備えたタイプの光拡散部材がある。 Various light diffusing members have been proposed for use in transmissive screens. One of them is a large number of convex cylindrical lenses (cylindrical whose refractive surface is convex on one surface side in the thickness direction). A lens, which is the same hereinafter) formed at a constant pitch, and the other surface in the thickness direction is formed into a flat surface, and formed on the other surface of the lenticular lens portion. There is a type of light diffusing member provided with a light shielding pattern composed of a large number of light shielding portions.
上記のタイプの光拡散部材は、フレネルレンズシートと組み合わされて、透過型スクリーンを構成する。このとき、フレネルレンズシートは、背面投射型ディスプレイの投射光学系内において光拡散部材よりも映像光源側に配置され、発散光の状態で投射されてくる映像光を略平行光(平行光を含む意味で使用する。以下同じ。)に変換して光拡散部材に入射させる。また、光拡散部材は、各凸シリンドリカルレンズの長手方向が垂直方向(画面の上下方向を意味する。以下同じ。)となり、かつ、各凸シリンドリカルレンズの屈折面がフレネルレンズシート側となる向きで配置されて、フレネルレンズシートから出射した略平行光状態の映像光を凸シリンドリカルレンズの配列方向に拡散させる。その結果として、背面投射型ディスプレイの水平方向の視野角特性が良好なものとなる。また、光拡散部材の他方の面に形成されている遮光パターンは、透過型スクリーンへの外光の映り込みを防止して、映像のコントラストを良好にするように作用する。 The light diffusing member of the above type is combined with a Fresnel lens sheet to constitute a transmissive screen. At this time, the Fresnel lens sheet is disposed closer to the image light source than the light diffusing member in the projection optical system of the rear projection display, and the image light projected in a divergent light state is substantially parallel light (including parallel light). It is used in the meaning, and the same shall apply hereinafter) to be incident on the light diffusing member. In the light diffusing member, the longitudinal direction of each convex cylindrical lens is in the vertical direction (which means the vertical direction of the screen; the same applies hereinafter), and the refractive surface of each convex cylindrical lens is in the direction toward the Fresnel lens sheet side. Arranged to diffuse the image light in a substantially parallel light state emitted from the Fresnel lens sheet in the arrangement direction of the convex cylindrical lenses. As a result, the viewing angle characteristics in the horizontal direction of the rear projection type display are good. In addition, the light shielding pattern formed on the other surface of the light diffusing member functions to prevent external light from being reflected on the transmissive screen and improve the contrast of the image.
こうした透過型スクリーンにおいては、背面投射型ディスプレイでの水平方向の視野角特性のみならず垂直方向の視野角特性も良好なものとするために、光拡散部材のレンチキュラーレンズ部に樹脂ビーズやガラスビーズ等の光拡散材を含有させることが一般的に行われている。 In such a transmission screen, in order to improve not only the horizontal viewing angle characteristics but also the vertical viewing angle characteristics in the rear projection type display, resin beads or glass beads are provided on the lenticular lens portion of the light diffusing member. It is generally performed to include a light diffusing material such as.
ところで、光源については、3管方式のCRT光源が一般的であるが、近年のデジタル化、高精細化及びコンパクト化の要求につれ、LCD(Liquid Crystal Display)やDLP(Digital Light Processing)を用いた単管方式の光源(以下、本願では「単光源」という。)が使用されてきている。この単光源を用いた場合には、その特徴である画素表示により、静止画や文字表示がより一層鮮明になると共に、明るく、画角も広くなるという利点がある。しかしながら、画素表示タイプの単光源を使用した場合には、透過型スクリーンを構成する光拡散部材の凸シリンドリカルレンズのピッチをファインピッチにしないと、画素と凸シリンドリカルレンズとの間でのモアレが発生してしまうという問題があった。 By the way, as a light source, a three-tube CRT light source is generally used, but LCD (Liquid Crystal Display) and DLP (Digital Light Processing) are used in response to recent demands for digitalization, high definition, and compactness. A single-tube light source (hereinafter referred to as “single light source” in the present application) has been used. When this single light source is used, there is an advantage that the still image and the character display become clearer, brighter and wider in angle of view due to the pixel display which is the feature. However, when a pixel display type single light source is used, moire occurs between the pixel and the convex cylindrical lens unless the pitch of the convex cylindrical lens of the light diffusing member constituting the transmission screen is set to a fine pitch. There was a problem of doing.
上記問題を解決するためには、レンチキュラーレンズ部の凸シリンドリカルレンズを狭ピッチにすればよいが、光拡散部材の従来製法である押出成形ではレンチキュラーレンズ部の厚さを薄くしなければならず、その結果、視野角特性を向上させるための光拡散材の含有量が制限されて、十分な効果が得られないことがあった。
特に単光源を用いた場合のようにレンチキュラーレンズ部内に十分な光拡散材を含有させることができない上記状況に鑑み、本発明者は、上記特許文献1に記載の透過型スクリーンのように、光拡散材を樹脂層又は樹脂フィルム中に含有させてなる光拡散部を、レンチキュラーレンズ部の観察側に配置して視野角特性を向上させることを検討した。しがしながら、こうした形態の光拡散部材を用いた透過型スクリーンでは、映像光がバックスキャッタでレンチキュラーレンズ部に戻って迷光となり、その迷光が観察側の出光面から出光してコントラストの低下や解像度の低下を引き起こすことがあった。なお、「バックスキャッタ」とは、レンチキュラーレンズ部から光拡散部に入射した光の一部が、その光拡散部中の光拡散材で反射してレンチキュラーレンズ部側に戻る現象である。 In particular, in view of the above situation where a sufficient light diffusing material cannot be contained in the lenticular lens portion as in the case of using a single light source, the present inventor A study was made to improve the viewing angle characteristics by arranging a light diffusing part containing a diffusing material in a resin layer or resin film on the observation side of the lenticular lens part. However, in a transmissive screen using such a light diffusing member, the image light is returned to the lenticular lens portion by the backscatter and becomes stray light, and the stray light is emitted from the light-exiting surface on the observation side to reduce contrast. It sometimes caused a decrease in resolution. The “back scatter” is a phenomenon in which a part of light incident on the light diffusing portion from the lenticular lens portion is reflected by the light diffusing material in the light diffusing portion and returns to the lenticular lens portion side.
図2は、バックスキャッタによる戻り光が迷光となることを示す模式図である。図2からわかるように、バックスキャッタしてレンチキュラーレンズ部に戻った光の一部は、凸シリンドリカルレンズの屈折面とその外側の媒質(空気)との界面で全反射し、再びレンチキュラーレンズ部から観察側に出光する再帰反射光となる。このような再帰反射光が生じると、背面投射型ディスプレイの解像度が低下したり、コントラストが低下したりするという問題が生じる、なお、レンチキュラーレンズ部を構成する任意の凸シリンドリカルレンズ(図2では、凸シリンドリカルレンズ5aで示す。)によって集光された光のうちで再帰反射光となる光の多くは、光拡散部材の構成上、光拡散材でバックスキャッタした後に凸シリンドリカルレンズ5aの隣の凸シリンドリカルレンズ5b,5cの屈折面とその外側の媒質との界面で全反射した後に観察側の出光面から出光することが多い。
FIG. 2 is a schematic diagram showing that return light from the backscatter becomes stray light. As can be seen from FIG. 2, part of the light that has been backscattered and returned to the lenticular lens part is totally reflected at the interface between the refractive surface of the convex cylindrical lens and the medium (air) outside thereof, and again from the lenticular lens part. This is retroreflected light that is emitted to the observation side. When such retroreflected light is generated, there arises a problem that the resolution of the rear projection display is lowered or the contrast is lowered. In addition, any convex cylindrical lens constituting the lenticular lens portion (in FIG. 2, Of the light collected by the convex
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、背面投射型ディスプレイのコントラスト及び解像度をそれぞれ良好にすることができる光拡散部材、及びその光拡散部材を備える透過型スクリーンを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a light diffusing member capable of improving the contrast and resolution of a rear projection display, and a transmissive screen including the light diffusing member. Is to provide.
上記課題を解決するための本発明の光拡散部材は、厚さ方向の一方の面側に多数の凸シリンドリカルレンズが一定のピッチPcで互いに平行に形成されているシート状のレンチキュラーレンズ部と、該レンチキュラーレンズ部の厚さ方向の他方の面にストライプ状に配置された多数の遮光部からなる遮光パターンと、前記他方の面及び前記遮光パターンを覆うように形成された透光性樹脂層と、光拡散材が分散した透光性樹脂によって形成されて前記透光性樹脂層に接合している光拡散部とを有する光拡散部材であって、前記凸シリンドリカルレンズの屈折率をnc、前記ピッチPcに対する前記ストライプ状の遮光部の幅の割合をA、前記透光性樹脂層の厚さをTとしたときに、前記厚さTが下式(I)を満たすことを特徴とする(以下、この光拡散部材を「光拡散部材I」ということがある。」。 The light diffusing member of the present invention for solving the above problems includes a sheet-like lenticular lens portion in which a large number of convex cylindrical lenses are formed in parallel with each other at a constant pitch Pc on one surface side in the thickness direction. A light-shielding pattern comprising a plurality of light-shielding portions arranged in a stripe pattern on the other surface in the thickness direction of the lenticular lens portion, and a translucent resin layer formed so as to cover the other surface and the light-shielding pattern When, a light diffusing member having a light diffusing portion that the light diffusing member is bonded to the transparent resin layer is formed by dispersing the translucent resin, the refractive index of the convex cylindrical lens n c The thickness T satisfies the following formula (I), where A is the ratio of the width of the stripe-shaped light shielding portion to the pitch P c and T is the thickness of the translucent resin layer. And (below The light diffusing member is sometimes referred to as “light diffusing member I”.
ここで、「屈折率」とは、測定光の波長が589nmであるときの屈折率を意味し、アッベ屈折率計で589nmのフィルターを用いて測定した値で表される。また、「透光性樹脂層の厚さ」とは、凸シリンドリカルレンズに入射して当該凸シリンドリカルレンズで集光される光がレンチキュラーレンズ部から出射するときの出射面を基準面とした透光性樹脂層の厚さを意味する。上記のピッチPc及び厚さTそれぞれの単位は、互いに同じであれば問わない。 Here, the “refractive index” means a refractive index when the wavelength of the measuring light is 589 nm, and is represented by a value measured with an Abbe refractometer using a 589 nm filter. Further, the “thickness of the translucent resin layer” refers to a translucent light whose reference plane is an emission surface when light incident on a convex cylindrical lens and collected by the convex cylindrical lens is emitted from the lenticular lens portion. Means the thickness of the conductive resin layer. The units of the pitch Pc and the thickness T are not limited as long as they are the same.
この光拡散部材Iによれば、透光性樹脂層の厚さTが凸シリンドリカルレンズのピッチPcとそのピッチPcに対する遮光部幅の割合Aとの関係において上記の式(I)を満たすので、光拡散部でバックスキャッタした光が隣接する凸シリンドリカルレンズの屈折面とその外側の媒質(空気)との界面で全反射して観察側(他方の面側)に向かったとしても、その光は、凸シリンドリカルレンズのピッチPcに対してAの割合で形成された遮光部で遮られることになる。その結果、バックスキャッタに基づいて発生した光が遮光部で効果的に遮られるので、再帰反射光として観察側に出光する光を少なくすることができ、コントラストの低下や解像度の低下を抑制することができる。 According to this light diffusing member I, the thickness T of the translucent resin layer satisfies the above formula (I) in the relationship between the pitch P c of the convex cylindrical lens and the ratio A of the light shielding portion width to the pitch P c . Therefore, even if the light back-scattered by the light diffusing part is totally reflected at the interface between the refractive surface of the adjacent convex cylindrical lens and the medium (air) outside thereof and travels toward the observation side (the other surface side) The light is blocked by the light shielding portion formed at a ratio A with respect to the pitch Pc of the convex cylindrical lens. As a result, the light generated based on the back scatter is effectively blocked by the light shielding part, so that the light that exits to the observation side as retroreflected light can be reduced, and the reduction in contrast and resolution are suppressed. Can do.
なお、本発明の光拡散部材はレンチキュラーレンズ部を有するので、上記一方の面側である光源側からレンチキュラーレンズ部に入射した略平行光(平行光を含む。以下同じ。)を、各凸シリンドリカルレンズの配列方向(通常は水平方向)に拡散させることができると共に、上記光拡散部を有するので、レンチキュラーレンズ部に入射した略平行光を、各凸シリンドリカルレンズの配列方向とは異なる方向(通常は垂直方向)にも拡散させることができる。こうした光拡散部材Iをフレネルレンズシートと組み合わせて透過型スクリーンを構成すれば、視野角特性に優れて、コントラスト及び解像度の良好な背面投射型ディスプレイを構成できる。 In addition, since the light-diffusion member of this invention has a lenticular lens part, the substantially parallel light (including parallel light. The following is the same) incident on the lenticular lens part from the light source side which is said one surface side is each convex cylindrical. The lens can be diffused in the lens arrangement direction (usually in the horizontal direction) and has the light diffusing unit. Therefore, the substantially parallel light incident on the lenticular lens unit is different from the direction in which the convex cylindrical lenses are arranged (usually normal). Can also be diffused in the vertical direction. If such a light diffusing member I is combined with a Fresnel lens sheet to constitute a transmissive screen, a rear projection display having excellent viewing angle characteristics and good contrast and resolution can be constructed.
本発明の光拡散部材Iにおいては、前記厚さTが下式(II)を満たす(以下、この光拡散部材を「光拡散部材II」ということがある。)ことが好ましい In the light diffusing member I of the present invention, the thickness T preferably satisfies the following formula (II) (hereinafter, this light diffusing member may be referred to as “light diffusing member II”).
この光拡散部材IIによれば、透光性樹脂層の厚さTが凸シリンドリカルレンズのピッチPcとそのピッチPcに対する遮光部幅の割合Aとの関係において上記の式(II)を満たすので、バックスキャッタに基づいて発生した光を遮光部でより遮ることができる。その結果、再帰反射光として観察側に出光する光を少なくすることができ、コントラストの低下や解像度の低下をより一層抑制することができる。 According to the light diffusing member II, the thickness T of the translucent resin layer satisfies the above formula (II) in the relationship between the pitch Pc of the convex cylindrical lens and the ratio A of the light shielding portion width to the pitch Pc . Therefore, the light generated based on the backscatter can be further blocked by the light blocking portion. As a result, it is possible to reduce the light emitted to the observation side as retroreflected light, and to further suppress the decrease in contrast and the decrease in resolution.
本発明の光拡散部材I及びIIのいずれにおいても、前記透光性樹脂層が、光拡散部材を含まない透明樹脂層である(以下、この光拡散部材を「光拡散部材III」ということがある。)ことが好ましい。 In any of the light diffusing members I and II of the present invention, the translucent resin layer is a transparent resin layer that does not include the light diffusing member (hereinafter, this light diffusing member is referred to as “light diffusing member III”). Is preferred).
この光拡散部材IIIによれば、透光性樹脂層が光拡散部材を含まない透明樹脂層であるので、透光性樹脂層でのバックスキャッタが起こらず、透光性樹脂層の厚さTと、凸シリンドリカルレンズのピッチPcと、そのピッチPcに対する遮光部幅の割合Aとで表された上記の式(I)及び(II)の関係に基づく効果がより有効となる。その結果、再帰反射光として観察側に出光する光を少なくすることができ、コントラストの低下や解像度の低下をより一層抑制することができる。 According to this light diffusing member III, since the translucent resin layer is a transparent resin layer not including the light diffusing member, backscattering in the translucent resin layer does not occur, and the thickness T of the translucent resin layer is reduced. The effect based on the relationship of the above formulas (I) and (II) expressed by the pitch P c of the convex cylindrical lens and the ratio A of the light shielding portion width to the pitch P c becomes more effective. As a result, it is possible to reduce the light emitted to the observation side as retroreflected light, and to further suppress the decrease in contrast and the decrease in resolution.
本発明の光拡散部材I〜IIIのいずれにおいても、前記光拡散部側の最外構成要素として帯電防止層を更に有する(以下、この光拡散部材を「光拡散部材IV」ということがある。)こと、前記光拡散部側の最外構成要素として反射防止層を更に有する(以下、この光拡散部材を「光拡散部材V」ということがある。)こと、又は、前記光拡散部側の最外構成要素として防眩層を更に有する(以下、この光拡散部材を「光拡散部材VI」ということがある。)こと、が好ましい。 Any of the light diffusing members I to III of the present invention further includes an antistatic layer as the outermost component on the light diffusing portion side (hereinafter, this light diffusing member may be referred to as “light diffusing member IV”). ), Further having an antireflection layer as the outermost component on the light diffusion portion side (hereinafter, this light diffusion member may be referred to as “light diffusion member V”), or on the light diffusion portion side. It is preferable to further have an antiglare layer as the outermost component (hereinafter, this light diffusing member may be referred to as “light diffusing member VI”).
上記の光拡散部材IVでは、帯電防止層によって塵埃の付着が抑制されるので、清掃の頻度を低くしても光学特性を良好な状態に保ち易くなる。また、上記の光拡散部材Vでは、反射防止層によって外光の反射が抑えられるので、当該光拡散部材Vによる拡散光に反射光が重畳されることが抑えられる。また、上記の光拡散部材VIによれば、この光拡散部材VIが防眩層を有するので、視認したときのギラツキ感を抑えることができ、結果として、当該光拡散部材VIを用いて構成された透過型スクリーンの表示面でのギラツキ感も抑えることができる。 In the light diffusing member IV, dust adhesion is suppressed by the antistatic layer, so that it is easy to keep the optical characteristics in a good state even if the frequency of cleaning is low. In the light diffusing member V, since reflection of external light is suppressed by the antireflection layer, it is possible to suppress the reflected light from being superimposed on the diffused light by the light diffusing member V. Further, according to the light diffusing member VI, since the light diffusing member VI has an antiglare layer, it is possible to suppress glare when visually recognized, and as a result, the light diffusing member VI is configured using the light diffusing member VI. Further, the glare on the display surface of the transmissive screen can be suppressed.
上記課題を解決するための本発明の透過型スクリーンは、上述した本発明の光拡散部材I〜VIのいずれかと、該光拡散部材における前記凸シリンドリカルレンズの屈折面の外側に配置されたフレネルレンズシートとを有することを特徴とするものである。 The transmissive screen of the present invention for solving the above-described problems includes any one of the light diffusing members I to VI of the present invention described above, and a Fresnel lens disposed outside the refractive surface of the convex cylindrical lens in the light diffusing member. And a sheet.
この透過型スクリーンによれば、映像光をフレネルレンズシートによって略平行光に変換した後に、上述した本発明の光拡散部材によって拡散させることができるので、背面投射型ディスプレイのコントラスト及び解像度を良好にすることができる。 According to this transmissive screen, the image light can be diffused by the light diffusing member of the present invention after being converted into substantially parallel light by the Fresnel lens sheet, so that the contrast and resolution of the rear projection display can be improved. can do.
以上説明したように、本発明の光拡散部材によれば、光拡散部でバックスキャッタした光が隣接する凸シリンドリカルレンズの屈折面とその外側の媒質(空気)との界面で全反射して観察側(他方の面側)に向かったとしても、その光は、凸シリンドリカルレンズのピッチPcに対してAの割合で形成された遮光部で遮られることになるので、バックスキャッタに基づいて発生した光が遮光部で遮られる。その結果、再帰反射光として観察側に出光する光を少なくすることができ、コントラストの低下や解像度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the light diffusing member of the present invention, the light backscattered by the light diffusing portion is totally reflected and observed at the interface between the refractive surface of the adjacent convex cylindrical lens and the medium (air) outside thereof. Even if it goes to the side (the other surface side), the light is blocked by the light shielding portion formed at a ratio of A to the pitch Pc of the convex cylindrical lens, so it is generated based on the backscatter. Light is blocked by the light blocking portion. As a result, it is possible to reduce the light emitted to the observation side as retroreflected light, and to suppress the decrease in contrast and the decrease in resolution.
こうした光拡散部材をフレネルレンズシートと組み合わせて透過型スクリーンを構成すれば、視野角特性に優れて、コントラスト及び解像度の良好な背面投射型ディスプレイを構成できる。 If such a light diffusing member is combined with a Fresnel lens sheet to constitute a transmissive screen, a rear projection display having excellent viewing angle characteristics and good contrast and resolution can be constructed.
以下、本発明の光拡散部材及び透過型スクリーンそれぞれの形態について、図面を適宜参照して説明する。 Hereinafter, the respective forms of the light diffusing member and the transmissive screen of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
(光拡散部材:第1形態)
図1は、本発明の光拡散部材の基本構造を概略的に示す断面図である。図示の光拡散部材50は、レンチキュラーレンズ部10と、レンチキュラーレンズ部10に設けられた遮光パターン20と、遮光パターン20を覆う透光性樹脂層30と、透光性樹脂層30に接合した光拡散部40とを有している。以下、この光拡散部材50を参照して、本発明の光拡散部材の基本構造及び特徴を説明する。
(Light diffusion member: 1st form)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the basic structure of the light diffusing member of the present invention. The illustrated
上記のレンチキュラーレンズ部10は、厚さ方向の一方の面側に多数の凸シリンドリカルレンズ5が一定のピッチPcで互いに平行に形成されているシート状物であり、厚さ方向の他方の面10a(以下、「裏面10a」という。)は平坦面に成形されている。光拡散部材50を透過型スクリーンの材料として用いる場合には、LCD(Liquid Crystal Display)やDLP(Digital Light Processing)を用いた単管方式の光源とのモアレを防止するという観点から、上記のピッチPcを50〜500μm程度の範囲内で選定することが好ましく、50〜300μm程度の範囲内で選定することが更に好ましい。また、ピッチPcは、マトリックス映像源での画素ピッチの1/4以下とすることが好ましい。レンチキュラーレンズ部10の最大厚さは、ピッチPcにより異なるが、通常はピッチPcの1.0〜1.5倍程度の範囲内で適宜選定される。
The
画面正面での映像の画質が高い透過型スクリーンを得るという観点から、個々の凸シリンドリカルレンズ5は、屈折面側から光軸OA近傍に入射した光の集光点が幅方向端部に入射した光の集光点よりも遠い非球面レンズであることが好ましく、特に、光軸OA近傍に入射した光の集光点がレンチキュラーレンズ部10の外側にあり、幅方向の端に入射した上記光の集光点が裏面10a上にある非球面レンズであることが好ましい。
From the viewpoint of obtaining a transmission screen with high image quality in front of the screen, each convex
このようなレンチキュラーレンズ部10は、例えば、屈折率が1.45〜1.60程度の透明樹脂を、押出し成形や、紫外線や電子線の照射を伴う型成形等の方法によって所望形状に成形することによって得られる。実用性の高い光拡散部材50を得るためには、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、セルロース系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、アクリル/スチレン共重合樹脂等の透明樹脂や、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系等の紫外線や電子線硬化型透明樹脂によってレンチキュラーレンズ部10を形成することが好ましい。
Such a
遮光パターン20は、多数の遮光部15が一定のピッチPSで互いに平行なストライプ状に配置されたものであり、個々の凸シリンドリカルレンズ5の光軸OAの周囲に当該光軸OAを対称軸とする帯状の光透過部を画定している。遮光パターン20での遮光部15のピッチPSと、レンチキュラーレンズ部10での凸シリンドリカルレンズ5のピッチPcとは、互いに同じ値である。
Shielding
個々の遮光部15の高さHはその全体に亘って実質的に一定であり、遮光部15同士の高さHのバラツキも無視できるものである。この高さHは、1〜20μm程度の範囲内で適宜選定可能である。また、各遮光部15の幅は実質的に一定である。
The height H of each light shielding
遮光部15は、凸シリンドリカルレンズ5それぞれの光軸OAと平行又は略平行な光が当該凸シリンドリカルレンズ5の屈折面に入射したときの光路外に配置されている。光拡散部材50を用いて映像のコントラストが高い透過型スクリーンを得るためには、レンチキュラーレンズ部10の裏面10aのうちで少なくとも透過型スクリーンでの表示領域に対応する領域の面積に占める各遮光部15の平面視上の総面積の比を40〜90%程度の範囲内で適宜選定することが好ましく、60〜85%程度の範囲内で適宜選定することが更に好ましい。その比が40%未満では映像のコントラストが低くなり易く、90%を超えると、投射型ディスプレイに組み立てたときに、映像光の一部が遮光部15によって遮られ易くなり、結果として、映像に斑が生じ易くなる。
The
各遮光部15は、例えば、黒色インキ、黒色トナー等を、インクジェット法、静電印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、シルク印刷法等の通常の印刷法や、ワイピング法、転写法等の方法により形成することができる。また、レンチキュラーレンズ部10の裏面10a全体に黒色層を形成し、赤外光を照射して不要箇所の黒色層を選択的に加熱、飛散させることによっても、所望の位置に遮光部15を形成することができる。遮光部15の形成に先立って、例えば光触媒反応を利用して裏面10aの濡れ性を選択的に変化させて、遮光部15の原材料の濡れ性が高い領域を遮光パターン20に対応した形状及び大きさで形成しておくと、各遮光部15を所望の位置に形成し易くなる。
Each
透光性樹脂層30は、光拡散部40をレンチキュラーレンズ部10に接合するための透明接合剤層であり、特に光拡散部材を含まない透明樹脂層であることが望ましい。光拡散部材を含まない透光性樹脂層は、光源からの映像光のバックスキャッタを起こさず、透光性樹脂層の厚さTと凸シリンドリカルレンズのピッチPcとそのピッチPcに対する遮光部幅の割合Aとで表された上記の式(I)及び(II)の関係に基づく効果がより有効なものとすることができる。なお、上記の式(I)及び(II)の関係の詳細については後述する。
The
このような透光性樹脂層30は、例えば、所定波長域の光を照射することによって硬化して透明樹脂となる光硬化型樹脂組成物や、電子線を照射することによって硬化して透明樹脂となる電子線硬化型樹脂組成物、あるいは、二液型の透明接着剤や、透明粘着剤等を原材料として用いて形成することができる。透光性樹脂層30の原材料の種類は、当該透光性樹脂層30での可視光の全光線透過率が70%程度以上、通常は90%程度となるように適宜選定することが好ましい。光拡散部材50を用いた透過型スクリーンでの映像のコントラストをより高めるために、可視光の全光線透過率が30%以上となるように上記の原材料に黒色染料を添加したものを用いて透光性樹脂層30を形成してもよい。
Such a
光拡散部40は、光拡散部材50を用いて透過型スクリーンを構成し、この透過型スクリーンを背面投射型ディスプレイのスクリーンとして用いたときに、背面投射型ディスプレイの水平方向の視野角特性のみならず垂直方向の視野角特性も良好なものとするための部材であり、マトリックス材料としての透光性樹脂32に樹脂ビーズやガラスビーズ等の光拡散材34が多数分散した複合材料によって形成される。
The
このような光拡散部40は、例えば、熱可塑性樹脂、光硬化型樹脂組成物、電子線硬化型樹脂組成物等をマトリックスの原材料として用い、この原材料に光拡散材34を分散させた状態で押出し成形や塗布等の方法により未硬化の層を形成し、その後、当該未硬化の層を冷却、光の照射、電子線の照射等の方法によって硬化させることにより、形成することができる。光拡散部40における光拡散材34の含有量は、光拡散部40に求められる光拡散の程度や、光拡散材34の種類及び大きさ等に応じて、0.01〜10質量%程度の範囲内で適宜選定可能である。
Such a
光拡散部材50と光拡散機能を有していないフレネルレンズシートとを組み合わせて透過型スクリーンを構成しようとする場合、光拡散部40による光拡散の程度は、拡散半値角をα25、拡散1/3値角をβ25、拡散1/10値角をγ25で表したときに、α25>3、β25>5、γ25>6とすることが好ましく、α25>5、β25>6、γ25>9とすることが更に好ましい。
When the
また、光拡散部材50と光拡散機能を有するフレネルレンズシートとを組み合わせて透過型スクリーンを構成しようとする場合は、上記のフレネルレンズシートでの拡散半値角をαFL、拡散1/3値角をβFL、拡散1/10値角をγFLで表したときに、βFL/αFL、γFL/αFL、及びγFL/βFLそれぞれの値を小さくし、かつ、光拡散部40での光の拡散の程度をフレネルレンズシートでの光の拡散の程度よりも大きくすることが好ましい。このとき、光拡散部40及びフレネルレンズシートそれぞれでの光の拡散の程度は、α25/αFL>2、β25/βFL>3、γ25/γFL>4とすることが好ましい。このようなレンズ部50とフレネルレンズシートとを組み合わせて透過型スクリーンを構成することにより、シンチレーション(ギラツキ)やモアレ等を防止することが容易になる。フレネルレンズシートの垂直方向での光の拡散の度合いを、当該フレネルレンズシートの水平方向での光の拡散の度合いよりも大きくすれば、シンチレーション(ギラツキ)やモアレ等を防止する観点からは更に好ましくなる。
Further, when the
以下、本発明の特徴部分である上記の式(I)及び(II)について詳しく説明する。本発明の光拡散部材は、凸シリンドリカルレンズ5の屈折率をnc、凸シリンドリカルレンズ5のピッチPcに対するストライプ状の遮光部15の幅の割合をA、透光性樹脂層30の厚さをTとしたときに、透光性樹脂層30の厚さTが下式(I)を満たすように構成する。
Hereinafter, the above formulas (I) and (II), which are characteristic features of the present invention, will be described in detail. In the light diffusing member of the present invention, the refractive index of the convex
本発明の光拡散部材は、透光性樹脂層30の厚さTが、凸シリンドリカルレンズ5のピッチPcとそのピッチPcに対する遮光部15幅の割合Aとの関係において上記の式(I)を満たすので、光拡散部40でバックスキャッタした光が隣接する凸シリンドリカルレンズ5の屈折面とその外側の媒質(空気)との界面で全反射して観察側(他方の面側)に向かったとしても、その光は、凸シリンドリカルレンズ5のピッチPcに対してAの割合で形成された遮光部15で遮られることになる。その結果、バックスキャッタに基づいて発生した光が遮光部15で効果的に遮られるので、再帰反射光として観察側に出光する光を少なくすることができ、コントラストの低下や解像度の低下を抑制することができる。この理由を図2及び図3を参照して詳述する。
In the light diffusing member of the present invention, the thickness T of the
図2及び図3は、図1に示した光拡散部材50において再帰反射光の発生が抑制される理由を説明するための概略図である。図2は、透光性樹脂層30を設けずに、レンチキュラーレンズ部10の裏面10aに遮光パターン20を介して光拡散部40を直接接合した光拡散部材の一例を示す形態であり、図3は、透光性樹脂層30を設けた本発明に係る光拡散部材の一例を示す形態である。また、図2及び図3において、各凸シリンドリカルレンズを互いに区別するために、個々の凸シリンドリカルレンズに参照符号5a、5b、5c、5d又は5eを付してある。また、光路を判り易くするためにハッチングの付与を省略している。
2 and 3 are schematic views for explaining the reason why generation of retroreflected light is suppressed in the
まず、凸シリンドリカルレンズ5aの光軸OA上でバックスキャッタした光が再帰反射光となることが抑制される理由について説明する。
First, the reason why the light back-scattered on the optical axis OA of the convex
既に説明したように、或る1つの凸シリンドリカルレンズ5aによって集光された光のうちで再帰反射光になり得る光の多くは、光拡散部材50の構成上、光拡散部40内の光拡散材34でバックスキャッタした後に凸シリンドリカルレンズ5aの隣の凸シリンドリカルレンズ5b、5cに伝播し、その隣の凸シリンドリカルレンズ5b、5cの屈折面とその外側の媒質(例えば空気)との界面で全反射する。再帰反射光は、全反射した光のうち、上記隣の凸シリンドリカルレンズ5b、5c又はさらに隣の凸シリンドリカルレンズ5d、5eの光軸上の透過領域(遮光部間の領域)から出射した光である。
As already described, most of the light that can be retroreflected out of the light collected by a certain convex
いま、図2に示した光拡散部材50aのように、透光性樹脂層30を設けずにレンチキュラーレンズ部10の裏面10aに遮光パターン20を介して光拡散部40を直接接合したとすると、光軸OA上の点O1で光拡散材34に反射してバックスキャッタした光のうちの光L1、L2、L3、L4(以下、L1〜L4という。)は、遮光パターン20によって遮られることなくレンチキュラーレンズ部10内に伝播する。伝搬した光L1〜L4は、凸シリンドリカルレンズ5aの隣の凸シリンドリカルレンズ5b又は5cの屈折面とその外側の媒質との界面で全反射を繰り返した後、その一部は、遮光パターン20によって遮られることなく凸シリンドリカルレンズ5b又は5cの光軸上の透過領域(遮光部間の領域)から出射して再帰反射光RL3、RL4となる。
Now, assuming that the
一方、図2において、点O1でバックスキャタした光のうち、凸シリンドリカルレンズ5aの屈折面に入射した光は、そのまま屈折面から光源側に出射するため、再帰反射光にはならない。
On the other hand, in FIG. 2, among the light backscatter at the point O 1, light incident on the refracting surface of the convex
また、図3に示した光拡散部材50のように、所定の厚さTの透光性樹脂層30を設け、その透光性樹脂層30を覆うように光拡散部40を接合した場合には、図2に示した点O1よりもレンチキュラーレンズ部10から遠い点O2でバックスキャッタが起こる。バックスキャッタした光のうち、遮光パターン20によって遮られることなくレンチキュラーレンズ部10に伝播する光L5、L6は、全て凸シリンドリカルレンズ5aに入射することになる。その光L5、L6は、凸シリンドリカルレンズ5aの屈折面で全反射することなく出射するため、再帰反射光とならない。また、それ以外の光L7、L8は、遮光パターン20で遮られ、隣の凸シリンドリカルレンズ5b、5cには伝播しない。
Further, as in the case of the
したがって、透光性樹脂層30の厚さTの値を、上記図2に示した点O1とレンチキュラーレンズ部10の裏面10aとの距離の値より大きくすることにより、またより好ましくは上記図3を用いて説明した関係となるようにすることによって、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10に伝播した場合であっても、その光が再帰反射光となるのを極力抑制することができる。点O1と裏面10aとの距離、及び、点O2と裏面10aとの距離は、例えば次のようにして求めることができる。
Therefore, the value of the thickness T of the
図4は、図2及び図3に示した点O1、O2とレンチキュラーレンズ部10の裏面10aとの距離の求め方を説明するための概略図である。同図においても、図2と同様にハッチングの付与を省略している。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining how to obtain the distances between the points O 1 and O 2 shown in FIGS. 2 and 3 and the
上記の点O1と裏面10aとの距離、及び、上記の点O2と裏面10aとの距離は、それぞれ、凸シリンドリカルレンズ5a〜5cの材料の屈折率ncが透光性樹脂層30の屈折率ntより大きいときの方が、屈折率ntが屈折率ncより大きいときよりも長くなる。ただし、既に説明したように、凸シリンドリカルレンズ5a〜5cの材料の屈折率と透光性樹脂層30の屈折率との差は、0.05以内とすることが好ましく、両者の屈折率差がこの要件を満たすとき、点O1と裏面10aとの距離、及び、点O2と裏面10aとの距離それぞれの最大値は、屈折率ncと屈折率ntとが互いに等しいときの距離によって近似することができる。以下、屈折率ncと屈折率ntとは互いに等しいものとして、かつ、いずれの凸シリンドリカルレンズ5a〜5cにおいても、それぞれの光軸OAと平行に当該凸シリンドリカルレンズ5a、5b、又は5cの幅方向の端に入射した光Lの集光点Oは、レンチキュラーレンズ部10の裏面10a上にあるものとして、説明する。なお、レンチキュラーレンズ部10が屈折率の異なる複数の層で構成されている場合には、凸シリンドリカルレンズ5a〜5cが形成されていない側の面(裏面10a)の屈折率を基準とする。
The distance between the point O 1 and the
凸シリンドリカルレンズ5a〜5cの材料の屈折率ncと透光性樹脂層30の屈折率ntとが互いに等しいとき、図2に示した光L1は、図4に示す点O1と点Q1とを結ぶ線分となり、この線分上には図4に示す点Rも位置することになる。また、図3に示した光L5は、図4に示す点O2と点Q2とを結ぶ線分となり、この線分上にも点Rが位置することになる。ここで、点Q1は、凸シリンドリカルレンズ5bの屈折面における幅方向左端(図4に示した状態下での左端を意味する。以下、同様。)を示しており、点Q2は、凸シリンドリカルレンズ5aの屈折面における幅方向左端を示している。また、点Rは、凸シリンドリカルレンズ5a、5bの両方に平面視上重なる遮光部15での凸シリンドリカルレンズ5a側の側面と、レンチキュラーレンズ部10の裏面10aとの断面視上の交点を示している。
When the refractive index n t of the refractive index n c and the
このとき、点Q2から凸シリンドリカルレンズ5aの光軸OAに引いた垂線と前記の光軸OAとの交点を「S」とすると、点Q1は線分SQ2の延長線上に位置しているので、三角形O1ORと三角形O1SQ1とは互いに相似する。また、三角形O2ORと三角形O2SQ2も互いに相似する。
At this time, when an intersection between a perpendicular line drawn from the point Q 2 on the optical axis OA of the convex
ここで、遮光パターン20は、前述したように個々の凸シリンドリカルレンズ5a〜5cそれぞれの光軸OAの周囲に当該光軸OAを対称軸とする帯状の光透過部を画定しているので、隣り合う遮光部15同士の間隔を「D」とすると、点Oと点Rとの距離はD/2で表される。また、個々の凸シリンドリカルレンズ5a〜5cの幅は、隣り合う凸シリンドリカルレンズ同士のピッチPcに等しいので、点Q1と点Sとの距離は(Pc+Pc/2)で表され、点Q2と点Sとの距離はPc/2で表される。
Here, as described above, the
三角形O1ORと三角形O1SQ1とが互いに相似するとき、点Oと点O1との距離を「T1」とし、裏面10aを基準面としたときの点Q1、点Q2それぞれの高さを「t」とすると、下式(i)が成り立つ。
When the triangle O 1 OR and the triangle O 1 SQ 1 are similar to each other, the distance between the point O and the point O 1 is “T 1 ”, and the point Q 1 and the point Q 2 when the
個々の遮光部15の幅を「W」とすると、ピッチPcは下式(ii)によって表されるので、前述した比A、すなわち、凸シリンドリカルレンズのピッチPcに対するストライプ状の遮光部の幅の割合は、下式(iii)によって表すことができる。そして、この式(iii)を変形すると、下式(iv)が得られる。
Assuming that the width of each light shielding
上記の式(iv)を式(ii)に代入すると、下式(v)が得られ、この式(v)を変形すると下式(vi)が得られる。 Substituting the above equation (iv) into equation (ii) yields the following equation (v), and transforming this equation (v) yields the following equation (vi).
そして、式(vi)を前述の式(i)に代入すると、下式(vii)が得られ、この式(vii)を変形すると、下式(viii)が得られる。 Substituting equation (vi) into equation (i) described above yields the following equation (vii), and transforming this equation (vii) yields the following equation (viii).
三角形O2ORと三角形O2SQ2とが互いに相似するとき、点Oと点O2との距離を「T2」とすると、下式(ix)が成り立つ。 When the triangle O 2 OR and the triangle O 2 SQ 2 are similar to each other, when the distance between the point O and the point O 2 is “T 2 ”, the following expression (ix) is established.
そして、この式(ix)に上記の式(vi)を代入すると、下式(x)が得られる。 Then, by substituting the above formula (vi) into this formula (ix), the following formula (x) is obtained.
ここで、凸シリンドリカルレンズ5aの光軸OAと平行に当該凸シリンドリカルレンズ5aの屈折面の外側から点Q2に入射した光Lが裏面10aに入射するときの入射角をφ1とすると、点Q1及び点Q2それぞれの高さtは、下式(xi)によって表される。
Here, if the incident angle is phi 1 when the light L incident from the outside of the refracting surface of the convex
凸シリンドリカルレンズ5a〜5cの材料の屈折率ncと透光性樹脂層30の屈折率ntは前述のように互いに等しいので、光Lが透光性樹脂層30と光拡散部40との界面に入射するときの入射角を「φ2」とすると、この入射角φ2が臨界角のときに上記の高さtは最小値をとる。また、光Lが透光性樹脂層30及び光拡散部40を透過して光拡散部材50から出射するとき、光拡散部40とその外側の媒質(空気)との界面への光Lの入射角φ3は臨界角以下となる。なお、図4中の一点鎖線CL1は、透光性樹脂層30と光拡散部40との界面での法線を示し、一点鎖線CL2は、光拡散部40とその外側の媒質(空気)との界面での法線を示している。
Since the refractive index nc of the material of the convex
上記の入射角φ3が臨界角のときには、下式(xii)が成り立つ。ここで、式(xii)中の記号「nd」は、光拡散部40を構成しているマトリックス材料32の屈折率を表す。
When the incidence angle phi 3 described above critical angle, the following formula (xii) holds. Here, the symbol “n d ” in the formula (xii) represents the refractive index of the
上述のように屈折率ncと屈折率ntとは互いに等しいので、入射角φ1と入射角φ2とは互いに等しくなる。したがって、入射角φ1は、上記の式(xii)から、下式(xiii)によって表すことができる。また、式(xiii)を式(xi)に代入すると、下式(ivx)が得られる。 Since each other equal to the refractive index n c, as described above and the refractive index n t, equal to each other and the incident angle phi 1 and the incident angle phi 2. Therefore, the incident angle φ 1 can be expressed by the following equation (xiii) from the above equation (xii). Further, when the formula (xiii) is substituted into the formula (xi), the following formula (ivx) is obtained.
そして、上記の式(ivx)を前述の式(viii)に代入すると、下式(vx)が得られ、前述の式(x)に代入すると、下式(vix)が得られる。 When the above formula (ivx) is substituted into the above formula (viii), the following formula (vx) is obtained. When the above formula (x) is substituted, the following formula (vix) is obtained.
したがって、透光性樹脂層30の厚さTの値が上記の式(vx)で表される距離T1の値よりも大きければ、換言すれば、透光性樹脂層の厚さTが前述の式(I)を満たせば、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10に伝播して再帰反射光となることが抑制される。そして、透光性樹脂層30の厚さTの値が上記の式(xvi)で表される距離T2の値よりも大きければ、換言すれば、透光性樹脂層の厚さTが前述の式(II)を満たせば、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10に伝播して再帰反射光となることが更に抑制される。
Thus, greater than the value of the distance T 1 a value of the thickness T of the light-transmitting
本発明の光拡散部材は、透光性樹脂層の厚さTが前述の式(I)を満たすものであるので、図1〜図4に示した光拡散部材50での透光性樹脂層30の厚さTもまた、前述の式(I)を満たす。したがって、この光拡散部材50によれば、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10に伝播して再帰反射光となることが抑制される。そして、透光性樹脂層30の厚さTが前述の式(II)を満たすように当該厚さTを選定することにより、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10に伝播して再帰反射光となることを更に抑制することができる。
In the light diffusing member of the present invention, since the thickness T of the translucent resin layer satisfies the above formula (I), the translucent resin layer in the
なお、光拡散部40でのバックスキャッタは、個々の凸シリンドリカルレンズの光軸OA上においてのみ生じるものではなく、光軸OAから外れた箇所においても生じるが、背面投射型ディスプレイでは一般にスクリーン正面での輝度が最も高く、視野角が大きくなるほど出射光量が低下する。また、聴視者の多くは正面から画像を観る。これらのことを考慮すると、光拡散部40でバックスキャッタにした光が再帰反射光となることに起因する背面投射型ディスプレイでの解像度の低下とコントラストの低下を防止するためには、まずスクリーン正面での解像度やコントラストの低下防止を考慮することが望まれる。したがって、上述のように光軸OA上でバックスキャッタにした光が再帰反射光となることを抑制することが好ましい。
Note that the backscatter in the
(光拡散部材:第2形態)
本発明の光拡散部材におけるレンチキュラーレンズ部の裏面の形状は平面に限定されるものではなく、遮光部を形成しようとする箇所が台状に突出した形状であってもよい。
(Light diffusing member: second embodiment)
The shape of the back surface of the lenticular lens portion in the light diffusing member of the present invention is not limited to a flat surface, and the portion where the light shielding portion is to be formed may be shaped like a trapezoid.
図5は、レンチキュラーレンズ部の裏面が上記の形状を有する本発明の光拡散部材の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す光拡散部材60は、裏面10a側に多数の台状部10pがストライプ状に形成されたレンチキュラーレンズ部10Aを備え、個々の台状部10pでの上面及び側面に当該台状部10pを覆うようにして形成された遮光部15aによって遮光パターン20aが構成されているという点を除き、図1に示した光拡散部材30と同じ構造を有している。図5に示した構成部材のうちで図1に示した構成部材と共通するものについては、図1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light diffusing member of the present invention in which the back surface of the lenticular lens portion has the above shape. The
上記のレンチキュラーレンズ部10Aは、例えば、凸シリンドリカルレンズ5を形成するための金型ロールと台状部10pを形成するための金型ロールとを各々の成形面が互いに対向するに配置し、フィルム状又はシート状に成形した透明樹脂を当該透明樹脂が硬化する前にこれらのロールによって所定形状に成形することにより、得ることができる。また、各遮光部15aは、例えば印刷法によって形成することができる。印刷条件を適宜選定することにより、所望形状の遮光部15aを一工程で形成することが可能である。
In the
上記の構造を有する光拡散部材60においても、透光性樹脂層30の厚さTを当該厚さTが前述の式(I)を満たすように選定することにより、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10Aに伝播して再帰反射光となることが抑制される。そして、透光性樹脂層30の厚さTを当該厚さTが前述の式(II)を満たすように選定することにより、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10Aに伝播して再帰反射光となることを更に抑制することができる。
Also in the
(光拡散部材:第3形態)
本発明の光拡散部材におけるレンチキュラーレンズ部の構造は単層構造に限定されるものではなく、積層構造にすることもできる。
(Light diffusing member: third embodiment)
The structure of the lenticular lens portion in the light diffusing member of the present invention is not limited to a single layer structure, and may be a laminated structure.
図6は、積層構造のレンチキュラーレンズ部を備えた本発明の光拡散部材の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す光拡散部材70では、多数の凸シリンドリカルレンズ5からなる凸シリンドリカルレンズ群5Gをベースフィルム1の片面上に設けることにより、積層構造のレンチキュラーレンズ部10Bが形成されている。透光性樹脂層30は、ベースフィルム1の他方の面に遮光パターン20を介して接合されている。図6に示した構成部材のうちで図1に示した構成部材と共通するものについては、図1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light diffusing member of the present invention provided with a lenticular lens portion having a laminated structure. In the
図示のレンチキュラーレンズ部10Bのように積層構造のレンチキュラーレンズ部を形成する場合には、厚さ方向に隣り合う層同士の物理的界面が光学界面になるのを抑制することが好ましく、そのためには、これらの層の屈折率差を0.05程度以下にすることが好ましい。積層構造のレンチキュラーレンズ部は、単層構造のレンチキュラーレンズ部と同様に、例えば屈折率が1.45〜1.60程度の透明樹脂によって形成することができる。例えば、凸シリンドリカルレンズ群5Gは、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系等の紫外線硬化樹脂によって形成することができ、ベースフィルム1としては、ポリエステル、ポリカーボネート、アクリル等からなる透明フィルムを用いることができる。必要に応じて、上記の透明樹脂中に少量の光拡散材を分散させることができる。
In the case of forming a lenticular lens portion having a laminated structure like the illustrated lenticular lens portion 10B, it is preferable to suppress the physical interface between adjacent layers in the thickness direction from becoming an optical interface. The refractive index difference between these layers is preferably about 0.05 or less. The lenticular lens portion having a laminated structure can be formed of a transparent resin having a refractive index of about 1.45 to 1.60, for example, similarly to the lenticular lens portion having a single layer structure. For example, the convex
上記の構造を有する光拡散部材70においても、透光性樹脂層30の厚さTを当該厚さTが前述の式(I)を満たすように選定することにより、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10Bに伝播して再帰反射光となることが抑制される。そして、透光性樹脂層30の厚さTを当該厚さTが前述の式(II)を満たすように選定することにより、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10Bに伝播して再帰反射光となることを更に抑制することができる。
Also in the
(光拡散部材:第4形態)
本発明の光拡散部材は、光拡散部40側の最外構成要素として帯電防止層、反射防止層、防眩層等の所望の機能を有する層(以下、この層を「機能層」という。)が設けられた構造とすることができる。
(Light diffusion member: 4th form)
In the light diffusing member of the present invention, a layer having a desired function such as an antistatic layer, an antireflection layer, an antiglare layer or the like (hereinafter referred to as “functional layer”) as the outermost component on the
図7は、上記の構造を有する本発明の光拡散部材の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す光拡散部材80は、光拡散部40の外表面に機能層75が設けられているという点を除き、図1に示した光拡散部材50と同じ構造を有している。図7に示した構成部材のうちで図1に示した構成部材と共通するものについては、図1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the light diffusing member of the present invention having the above structure. The
図示の機能層75は、光拡散部40上に直接形成されたものであるが、当該機能層75は、透明接合剤を用いて光拡散部40上に貼付されたものであってもよい。機能層75としてどのような機能を有する層を設けるかは、光拡散部材80の用途やグレード等に応じて適宜選択される。
The illustrated
機能層75として帯電防止層を設けることにより、光拡散部材80の表面(機能層75の表面)への塵埃の付着を抑制することができ、結果として、この光拡散部材80を用いて構成された透過型スクリーンでは清掃の頻度を低くしても光学特性を良好な状態に保ち易くなる。また、機能層75として反射防止層を設けることにより、光拡散部材80の表面(機能層75の表面)での外光の反射を抑えることができ、結果として、光拡散部材80による拡散光に反射光が重畳されることが抑えられる。そして、機能層75として防眩層を設けることにより、光拡散部材80の表面(機能層75の表面)を視認したときのギラツキ感を抑えることができ、結果として、この光拡散部材80を用いて構成された透過型スクリーンでのギラツキ感も抑えることができる。
By providing an antistatic layer as the
上記の構造を有する光拡散部材80においても、透光性樹脂層30の厚さTを当該厚さTが前述の式(I)を満たすように選定することにより、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10に伝播して再帰反射光となることが抑制される。そして、透光性樹脂層30の厚さTを当該厚さTが前述の式(II)を満たすように選定することにより、光拡散部40でバックスキャッタした光がレンチキュラーレンズ部10に伝播して再帰反射光となることを更に抑制することができる。
Also in the
(透過型スクリーン)
本発明の透過型スクリーンは、前述した本発明の光拡散部材と、この光拡散部材における凸シリンドリカルレンズの屈折面の外側に配置されたフレネルレンズシートとを有するものである。
(Transparent screen)
The transmission screen of the present invention includes the above-described light diffusing member of the present invention and a Fresnel lens sheet disposed outside the refractive surface of the convex cylindrical lens in the light diffusing member.
図8は、本発明の透過型スクリーンの一例を概略的に示す斜視図である。図示の透過型スクリーン120は、図1に示した光拡散部材50と、この光拡散部材50における凸シリンドリカルレンズ5の屈折面の外側に配置されたフレネルレンズシート110とを有している。光拡散部材50については既に説明したので、ここではその説明を省略する。図8に示した構成部材のうちで図1を参照して既に説明したものについては、図1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
FIG. 8 is a perspective view schematically showing an example of the transmission screen of the present invention. The illustrated
上記のフレネルレンズシート110は、厚さ方向の一方の面にプリズム105が多数、上記の面の外側にある仮想点Ovを中心とする同心の円弧状に形成され、厚さ方向の他方の面が平面に成形されたものである。上記の仮想点Ovは、フレネルレンズシート110を正面視したときに、当該フレネルレンズシート110の上下軸Ax(図示の状態でのフレネルレンズシート110の高さ方向に延びている軸線を意味する。)の延長線上に位置しており、フレネルレンズシート110は、上下軸Axに関して左右対称である。
The
フレネルレンズシート110において隣り合うプリズム105同士のピッチ(頂部同士の間隔を意味する。)は、一定である。このピッチは、フレネルレンズシート110を用いて透過型プロジェクションスクリーンを構成したときに各プリズム105が視認されないように、1.0mm程度以下とすることが好ましく、0.1mm程度以下とすることが更に好ましい。個々のプリズム105の形状は、光拡散部材50側からみて上記一方の面の後方斜め下から発散光の状態で入射した可視光をフレネルレンズシート110の厚さ方向と平行又は略平行な光に変換することができるように選定されている。
In the
フレネルレンズシート110と光拡散部材50とは、フレネルレンズシート110が内側となり、光拡散部材50が外側となる位置関係の下に互いに分離した状態で背面透過型ディスプレイの所定箇所に支持、固定されて、透過型スクリーン120を構成する。
The
図9は、透過型スクリーン120を用いた背面投射型ディスプレイの一例を概略的に示す部分断面図ある。同図に示す背面投射型ディスプレイ130では、薄型の筐体122の底部に投射機124が配置され、筐体122の後部壁内面に近接して、スクリーン面(画面)での垂直方向と平行にミラー126が配置されている。そして、筐体122の前面壁に設けられた窓部を閉塞するようにして、図8に示した透過型スクリーン120が設けられている。この透過型スクリーン120は、フレネルレンズシート110の上下軸Ax(図8参照)の方向、及び光拡散部材50での各凸シリンドリカルレンズ5の長手方向がそれぞれスクリーン面(画面)での垂直方向となる向きで、図示を省略した支持部材により光拡散部材50が外側となるようにして支持されている。
FIG. 9 is a partial cross-sectional view schematically showing an example of a rear projection display using the
このような構造を有する背面投射型ディスプレイ130では、投射機124とミラー126とによって投射光学系が構成されており、投射機124から出射した映像光MLは、ミラー126によって透過型スクリーン120側へ反射され、発散光の状態で透過型スクリーン120に入射する。透過型スクリーン120に入射した映像光MLは、前述したフレネルレンズシート110(図8参照)によって当該フレネルレンズシート110の厚さ方向と平行又は略平行な映像光に変換され、更に光拡散部材50(図8参照)によって拡散されて、背面投射型ディスプレイ130から出射する。
In the
既に説明したように、光拡散部材50は、背面投射型ディスプレイの視野角特性及び解像度をそれぞれ良好にすることが容易なものであるので、この光拡散部材50を備えた背面投射型ディスプレイ130は、視野角特性及び解像度がそれぞれ良好なものを得易い背面投射型ディスプレイである。
As already described, the
なお、本発明の透過型スクリーンは、上述した透過型スクリーン120に限定されるものではない。前述した本発明の光拡散部材を用いて構成されたものでありさえすれば、上述した透過型スクリーン120の他にも種々の変形、修飾、組み合わせ等を施した形態とすることができる。例えば、光拡散部材50に代えて図5、図6、又は図7に示した光拡散部材を用いることもできる。また、フレネルレンズシートとしては、環状に成形されたプリズムが多数、厚さ方向の一方の面内にある仮想点を中心として同心円状に配置されたものを用いることもできるし、平面形状が帯状ないし線状を呈するプリズムが多数、互いに平行に形成されたもの(リニアフレネルレンズシート)であってもよい。フレネルレンズシートを構成する個々のプリズムは、全反射を利用して映像光の方向分布を変換するものであってもよいし、屈折を利用して映像光の方向分布を変換するものであってもよい。
The transmission screen of the present invention is not limited to the
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
まず、厚さ25μmのポリエステルフィルム(屈折率;1.59)をベースフィルムとして用い、当該ポリエステルフィルムにおける厚さ方向の一方の面に、屈折率1.5のウレタン系紫外線硬化型樹脂組成物を用いてレンチキュラーレンズ部を形成して、レンチキュラーレンズを得た。上記のレンチキュラーレンズ部では、多数の凸シリンドリカルレンズが50.0μmピッチで形成されており、個々の凸シリンドリカルレンズの屈折面は、横半径(多数の凸シリンドリカルレンズの配列方向の半径)が25.3μm、縦半径(凸シリンドリカルレンズの厚さ方向の半径)が36μmの非球面となっている。また、レンチキュラーレンズ部の最大厚さ(レンチキュラーレンズ部のトップから出射平面までの厚さ)は、57.5μmである。なお、この実施例1のように、レンチキュラーレンズ部が屈折率の異なる複数の層で構成されている場合には、凸シリンドリカルレンズが形成されていない側の面(裏面10a)の屈折率を基準とする。
Example 1
First, a 25 μm thick polyester film (refractive index; 1.59) is used as a base film, and a urethane-based ultraviolet curable resin composition having a refractive index of 1.5 is applied to one surface in the thickness direction of the polyester film. A lenticular lens portion was formed by using it to obtain a lenticular lens. In the above lenticular lens portion, a large number of convex cylindrical lenses are formed at a pitch of 50.0 μm, and the refracting surfaces of the individual convex cylindrical lenses have a lateral radius (radius in the arrangement direction of the large number of convex cylindrical lenses). The aspherical surface is 3 μm and has a longitudinal radius (radius in the thickness direction of the convex cylindrical lens) of 36 μm. The maximum thickness of the lenticular lens portion (thickness from the top of the lenticular lens portion to the emission plane) is 57.5 μm. When the lenticular lens portion is composed of a plurality of layers having different refractive indexes as in Example 1, the refractive index of the surface (back
次に、上記のレンチキュラーレンズの他方の面、すなわち、ポリエステルフィルムにおける厚さ方向の他方の面である出射面側に、屈折率1.55のネガ型感光性樹脂をロールコート法により塗布して厚さ10μmの感光性樹脂層(光透過層)を形成し、各凸シリンドリカルレンズの屈折面側から略垂直に紫外線を照射して上記の感光性樹脂層を選択的に露光した後に現像して、現像時に溶解しなかった感光性樹脂層からなる光透過層を得た。その後、上記の現像により感光性樹脂層が溶解して形成された凹部にワイピング法によって黒色インキを充填して、遮光パターンを形成した。 Next, a negative photosensitive resin having a refractive index of 1.55 is applied to the other surface of the lenticular lens, that is, the exit surface side that is the other surface in the thickness direction of the polyester film by a roll coating method. A photosensitive resin layer (light transmission layer) having a thickness of 10 μm is formed, and the photosensitive resin layer is selectively exposed by irradiating ultraviolet rays substantially vertically from the refractive surface side of each convex cylindrical lens, and then developed. Thus, a light transmission layer composed of a photosensitive resin layer that was not dissolved during development was obtained. Thereafter, a black ink was filled in the concave portion formed by dissolving the photosensitive resin layer by the above-described development by a wiping method to form a light shielding pattern.
この遮光パターンは、50.0μmピッチで配列した多数の遮光部からなり、各遮光部は帯状を呈している。個々の遮光部の高さ(厚さ)は10μmであり、その幅は30μmである。当該遮光部の幅は、その厚さ方向において実質的に一定、換言すれば、レンチキュラーレンズ部側の面からレンチキュラーレンズ部とは反対側の面にかけて実質的に一定である。また、レンチキュラーレンズの他方の面の面積に占める各遮光部の平面視上の総面積の割合(BS率)は60%であり、ピッチPcに対するストライプ状の遮光部の幅の割合Aも60%である。 This light shielding pattern is composed of a large number of light shielding portions arranged at a pitch of 50.0 μm, and each light shielding portion has a strip shape. Each light shielding part has a height (thickness) of 10 μm and a width of 30 μm. The width of the light shielding portion is substantially constant in the thickness direction, in other words, substantially constant from the surface on the lenticular lens portion side to the surface opposite to the lenticular lens portion. Further, the ratio (BS ratio) of the total area of each light shielding part in plan view to the area of the other surface of the lenticular lens is 60%, and the ratio A of the width of the striped light shielding part to the pitch P c is also 60. %.
その後、レンチキュラーレンズの他方の面及び遮光パターンを覆うようにして厚さ15μm(レンチキュラーレンズの他方の面のうちで遮光パターンによって覆われることなく露出している領域上での厚さを意味する。)のアクリル系粘着剤層を形成し、このアクリル系粘着剤層によって厚さ2mmの光拡散板をレンチキュラーレンズに接合させた。上記の光拡散板は、屈折率1.5の耐衝撃性アクリル樹脂にアクリルスチレン系拡散剤を分散させたものであり、その拡散半値角は6°である。 Thereafter, the thickness of the other surface of the lenticular lens and the light shielding pattern is 15 μm (meaning the thickness of the other surface of the lenticular lens that is exposed without being covered by the light shielding pattern). The acrylic pressure-sensitive adhesive layer was formed, and a light diffusion plate having a thickness of 2 mm was joined to the lenticular lens by this acrylic pressure-sensitive adhesive layer. The light diffusing plate is obtained by dispersing an acrylic styrene-based diffusing agent in an impact-resistant acrylic resin having a refractive index of 1.5, and its diffusion half-value angle is 6 °.
この光拡散板をレンチキュラーレンズに接合することによって、目的とする光拡散部材が得られた。当該光拡散部材とフレネルレンズとを組み合わせることにより、視野角特性が良好で、映像のコントラストが高く、画質がシャープな透過型スクリーンを得ることができる。 By joining this light diffusing plate to a lenticular lens, the intended light diffusing member was obtained. By combining the light diffusing member and the Fresnel lens, it is possible to obtain a transmission screen having good viewing angle characteristics, high image contrast, and sharp image quality.
(実施例2)
まず、凸シリンドリカルレンズを形成するための凹部を多数有する第1金型ロールと、台状部(図5参照)を形成するための第2金型ロールとを用意し、第1金型ロールでの凹部の中心と第2金型ロールでの凸部の中心とが成形時に所定の間隔の下に互いに対向するようにして、これらの金型ロールを押出し機に近接して配置した。
(Example 2)
First, a first mold roll having a large number of recesses for forming a convex cylindrical lens and a second mold roll for forming a platform (see FIG. 5) are prepared. These mold rolls were arranged close to the extruder so that the center of the concave part and the center of the convex part of the second mold roll face each other under a predetermined interval during molding.
次に、屈折率1.5の耐衝撃性アクリル樹脂のシートを上記の押出し機により成形し、当該シートが冷却、硬化する前に上記第1金型ロールと第2金型ロールとによって成形して、図5に示すレンチキュラーレンズと同様の形状を有するレンチキュラーレンズを得た。 Next, a sheet of impact-resistant acrylic resin having a refractive index of 1.5 is formed by the above-described extruder, and is formed by the first mold roll and the second mold roll before the sheet is cooled and cured. Thus, a lenticular lens having the same shape as the lenticular lens shown in FIG. 5 was obtained.
このレンチキュラーレンズでは、多数の凸シリンドリカルレンズが300.0μmピッチで形成されており、個々の凸シリンドリカルレンズの屈折面は、横半径(多数の凸シリンドリカルレンズの配列方向の半径)が152.0μm、縦半径(凸シリンドリカルレンズの厚さ方向の半径)が216.0μmの非球面となっている。当該レンチキュラーレンズの最大厚さ(レンチキュラーレンズ部のトップから出射平面までの厚さ)は345μmであり、その他方の面には、平面形状が帯状を呈する幅180μm、高さ50μmの台状部が300.0μmピッチで多数形成されている。 In this lenticular lens, a large number of convex cylindrical lenses are formed at a pitch of 300.0 μm, and the refracting surface of each convex cylindrical lens has a lateral radius (radius in the arrangement direction of a large number of convex cylindrical lenses) of 152.0 μm, The aspherical surface has a longitudinal radius (radius in the thickness direction of the convex cylindrical lens) of 216.0 μm. The maximum thickness of the lenticular lens (thickness from the top of the lenticular lens portion to the emission plane) is 345 μm, and on the other surface, a trapezoidal portion having a width of 180 μm and a height of 50 μm in a planar shape. Many are formed at a pitch of 300.0 μm.
次いで、上記の各台状部上にグラビアオフセット印刷法によって黒色インキを塗工した。このとき、印圧、インキ量、及び印刷ゴムロールの硬度を調整して、各台状部の側面にもインキが流れるようにした。これにより、1つの台状部に1つずつ当該台状部を覆う遮光部が形成されて、遮光パターンが得られた。個々の台状部の上面における遮光部の膜厚は3μmであり、各遮光部の幅は、その高さ方向(台状部の厚さ方向)において実質的に一定である。また、レンチキュラーレンズの他方の面の面積に占める各遮光部の平面視上の総面積の割合(BS率)は60%であり、ピッチPcに対するストライプ状の遮光部の幅の割合Aも60%である。 Next, black ink was applied on each of the above-mentioned table-like portions by a gravure offset printing method. At this time, the printing pressure, the amount of ink, and the hardness of the printing rubber roll were adjusted so that the ink also flowed to the side surface of each table-like portion. Thereby, the light-shielding part which covers the said base-shaped part one by one in one base-shaped part was formed, and the light-shielding pattern was obtained. The thickness of the light-shielding portion on the upper surface of each trapezoidal portion is 3 μm, and the width of each light-shielding portion is substantially constant in the height direction (thickness direction of the trapezoidal portion). Further, the ratio (BS ratio) of the total area of each light shielding part in plan view to the area of the other surface of the lenticular lens is 60%, and the ratio A of the width of the striped light shielding part to the pitch P c is also 60. %.
この後、実施例1と同じ条件の下に光拡散板をレンチキュラーレンズに接合させて、目的とする光拡散部材を得た。すなわち、レンチキュラーレンズの他方の面及び遮光パターンを覆うようにして厚さ80μmのエポキシアクリレート系UV粘着剤層(屈折率;1.49)を形成し、この粘着剤層によって厚さ2mmの光拡散板をレンチキュラーレンズに接合させた。上記の光拡散板は、屈折率1.5の耐衝撃性アクリル樹脂にアクリルスチレン系拡散剤を分散させたものであり、その拡散半値角は6°である。当該光拡散部材とフレネルレンズとを組み合わせることにより、視野角特性が良好で、映像のコントラストと解像度が高く、シャープな透過型スクリーンを得ることができる。 Thereafter, the light diffusing plate was joined to the lenticular lens under the same conditions as in Example 1 to obtain a target light diffusing member. That is, an epoxy acrylate UV adhesive layer (refractive index: 1.49) having a thickness of 80 μm is formed so as to cover the other surface of the lenticular lens and the light shielding pattern, and light diffusion having a thickness of 2 mm is performed by this adhesive layer. The plate was bonded to a lenticular lens. The light diffusing plate is obtained by dispersing an acrylic styrene-based diffusing agent in an impact-resistant acrylic resin having a refractive index of 1.5, and its diffusion half-value angle is 6 °. By combining the light diffusing member and the Fresnel lens, it is possible to obtain a sharp transmissive screen with good viewing angle characteristics, high image contrast and resolution.
また、この光拡散部材では、凸シリンドリカルレンズの光軸と遮光部の平面視上の中心との相対的な位置が各シリンドリカルレンズの配列方向に±15μmの範囲内でずれても、上記相対的な位置のずれがないものを用いた透過型スクリーンと視野角特性、映像の画質が同等の透過型スクリーンを得ることができる。 Further, in this light diffusing member, even if the relative position between the optical axis of the convex cylindrical lens and the center of the light shielding portion in plan view is shifted within a range of ± 15 μm in the arrangement direction of each cylindrical lens, the above relative Thus, a transmissive screen using the same transmissive screen as that having the same viewing angle characteristics and image quality as that of a screen having no misalignment can be obtained.
5、5a、5b、5c、5d、5e 凸シリンドリカルレンズ
5G 凸シリンドリカルレンズ群
10、10A、10B レンチキュラーレンズ部
10a レンチキュラーレンズ部の厚さ方向の他方の面(裏面)
10p 台状部
15、15a 遮光部
20、20a 遮光パターン
30 透光性樹脂層
32 透光性樹脂(マトリックス材)
34 光拡散材
40 光拡散部
50、50a、60、70 80 光拡散部材
75 光拡散部材における光拡散部側の最外構成要素(機能層;帯電防止層、反射防止層、防眩層等)
105 プリズム
110 フレネルレンズシート
120 透過型スクリーン
130 背面投射型ディスプレイ
122 筐体
124 投射機
126 ミラー
ML 映像光
OA 凸シリンドリカルレンズの光軸
Pc 隣り合う凸シリンドリカルレンズ同士のピッチ
PS 遮光部のピッチ
T 透光性樹脂層の厚さ
H 遮光部の高さ
W 遮光部の幅
5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e
34
105
Claims (7)
前記凸シリンドリカルレンズの屈折率をnc、前記ピッチPcに対する前記ストライプ状の遮光部の幅の割合をA、前記透光性樹脂層の厚さをTとしたときに、前記厚さTが下式(I)を満たすことを特徴とする光拡散部材。
When the refractive index of the convex cylindrical lens is n c , the ratio of the width of the stripe-shaped light shielding portion to the pitch P c is A, and the thickness of the translucent resin layer is T, the thickness T is A light diffusing member satisfying the following formula (I):
A transmissive screen comprising: the light diffusing member according to any one of claims 1 to 6; and a Fresnel lens sheet disposed outside the refractive surface of the convex cylindrical lens in the light diffusing member. .
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