JP2007093867A

JP2007093867A - 透過型スクリーン用光学部品

Info

Publication number: JP2007093867A
Application number: JP2005281603A
Authority: JP
Inventors: Mizuki Nishi; 瑞樹西; Hiromi Hase; 広美長谷
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】本発明は、剛性に優れるガラス基板が使用された透過型スクリーン用光学部品において、温度変化による反りが生じにくい光学部品を提供することを課題とする。
【解決手段】透過型スクリーン用光学部品として、レンチキュラーレンズが形成された樹脂シートＡ／ガラス基板／樹脂製光拡散シートＢの順で配列される構造物を準備し、該構造物においてガラス基板を各シートと接合させること。好適には、シートＡの熱膨張係数をαＡ、シートＢの熱膨張係数をαＢとしたときに、αＡ／αＢが０．５〜２となるようにすること。
【選択図】図１

Description

本発明は、リア型プロジェクションテレビに使用される透過型スクリーン用の光学部品に関する。

液晶パネル等の映像投射装置からの映像を背面からスクリーン上に拡大投射するリア型プロジェクションテレビには、透過型スクリーンが使用され、該透過型スクリーンには、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、及び光拡散シートでなる透過型スクリーンが使用されている。これらシートには、光学特性、及び成形性の観点からアクリル樹脂が一般的に使用されている。

しかしながら、近年テレビの表示面積は拡大化されたものが市場では好まれる傾向にあり、リア型プロジェクションテレビも、例えば５０〜１２０インチの表示面積のものが求められている。透過型スクリーンに使用されるアクリル樹脂は、温度や湿度の変化で伸縮しやすいためシートの変形が生じ、結果、スクリーン内のシートで反りが生じる。

この反りは、スクリーンに投影される画像に影響し、表示劣化をもたらす。そして、表示面積が大きいとこの問題はより顕著となる。特に映像光の集光する役割を担っているレンチキュラーレンズが形成されたシート部に伸縮、反りが生じると、焦点ぼけ、色再現性の低下等の問題が生じやすくなる。

そして、スクリーンでの反り等の発生を防止し、スクリーンの平面性を維持する樹脂よりも剛性の強いガラス基板を利用した透過型スクリーンが提案されている。例えば、特許文献１では、ガラス基板とレンチキュラーレンズが形成された樹脂シートとが粘着層で接合され、光拡散剤が前記ガラス基板、又は前記粘着層に分散された構造を利用した透過型スクリーンが開示されている。又、特許文献２では、ガラス基板とレンチキュラーレンズが形成された樹脂シートとがシランカップリング剤で接合され、前記樹脂シートに光拡散剤が分散された構造を利用した透過型スクリーンが開示されている。
特開平２００２−３５７８６８号公報特開平２００３−８４１１１号公報

上記ように、透過型スクリーンにガラスの剛性を使用することにより、スクリーンの平面性を維持することが検討されている。しかしながら、単にガラスの剛性を利用した検討であったために基本的には、ガラス基板と樹脂シートとが接合された構造が提案されてきただけである。

ガラスと樹脂とでは、大きく熱膨張係数が異なっている。例えば、汎用的に使用されているフロート法で製造されたソーダライム珪酸塩ガラスでは、熱膨張係数が９×１０^−６／℃であるのに対し、透過型スクリーンの光学部品でよく使用されているアクリル樹脂やポリエステル樹脂のそれは、４〜８×１０^−５／℃と５〜１０倍近い差がある。

例えば、上記ソーダライム珪酸塩ガラスとアクリル樹脂やポリエステル樹脂との一体構造物を形成すると、環境雰囲気が３０℃温度変化すると１ｍ当たりの伸縮量の差が１〜２ｍｍ生じる。この大きな熱膨張挙動の差に起因して、スクリーンの使用中に光学部品に反りが生じ、リア型プロジェクションテレビの画像に歪みや画像ムラが生じる等の問題が生じる。従って、本発明は、剛性に優れるガラス基板が使用された透過型スクリーン用光学部品において、温度変化による反りが生じにくい光学部品を提供することを課題とする。

すなわち本発明の透過型スクリーン用光学部品は、レンチキュラーレンズが形成された樹脂シートＡ／ガラス基板／樹脂製光拡散シートＢの順で配列される透過型スクリーン用光学部品であり、前記ガラス基板は、各シートと接合されていることを特徴とする。

リア型プロジェクションテレビでは、光拡散シートＢ側が観察者側であり、この観察者側に近いシートＢ、及び光を集光するレンズが配列されるシートＡの平坦保持度合いが画像の質に影響を与えやすい。本発明では、シートＡ、及びシートＢがガラス基板に接合される。ガラス基板は、樹脂シートと比べ剛性が高いので、シートのたわみ等が生じにくくなり、シートＡ、及びシートＢが平坦に保持されやすい。

そして、熱膨張係数の小さなガラス基板の両面が、熱膨張係数の大きな各樹脂シートと接合した構造となっているので、温度変化による反りが生じにくくなる。従って、透過型スクリーンを使用中の雰囲気温度が変化したとしても、本発明の光学部品に反りが生じにくくなる。

又、雰囲気温度変化による反り発生を抑制するには、シートＡの熱膨張係数をαＡ、シートＢの熱膨張係数をαＢとしたときに、αＡ／αＢが０．５〜２とすることが好ましい。なぜなら、リア型プロジェクションテレビが使用される室温近傍での上記光学部品の反りの発生による影響を無視できる程度にするためである。反りの発生を抑制するためには、αＡ／αＢが１に近いことが望ましいので、上記比は、０．８〜１．２とすることがより好ましい。

さらには、シートＡ及びＢの厚みが０．２〜３ｍｍ、ガラス基板の厚みが０．５〜５ｍｍとすることが好ましい。ガラス基板による剛性を利用するためには、ある程度の厚みがある方がよいので、この厚みは０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。他方、５ｍｍを越えた場合、重量が増えるので、光学部品での表示面積が大きくなった場合に取扱が難しくなる等の問題が生じうる。ガラスの取扱性や重量を考慮するとガラス基板の厚みは、２〜３．５ｍｍとすることがより好ましい。

又、シートＢは、光を拡散させる機能を担っているものであるから、十分な光拡散性を呈するようにするためには、その厚みが厚い方がよく、その厚みを０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。他方、厚みが厚いとシートＢでの曇価と透過率のバランスをとることが難しくなるので、その厚みは３ｍｍ以下とすることが好ましい。

シートＢには相応の厚みのシートが使用されるので、本発明の光学部品の雰囲気温度変化による反りの発生を抑制するためには、シートＡにもシートＢに対応した剛性が必要であることから、シートＡの厚みも０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上、そして３ｍｍ以下とすることが好ましい。

本発明の光学部品は、シートＡとガラス基板との間に光拡散のための部位を配置する構造ではないので、該部に他の光学部品を形成させることができる。そして映像のコントラストを向上させるためには、シートＡのガラス基板側面、又はガラス基板のシートＡ側面の映像光が通過しない非集光部の領域に遮光層が形成されていることが好ましい。

尚、上記熱膨張係数は、ＪＩＳＡ１３２５（１９９５年）に準拠した方法で得られる値で議論されるものである。

本発明の透過型スクリーン用光学部品は、その構造中にガラス基板を有するので、たわみが生じにくい。又、雰囲気温度変化による反りも生じにくいので、透過型スクリーン中での使用中に平坦性を維持する。結果、リアプロジェクションテレビの画質の向上に奏功する。

本発明の透過型スクリーン用光学部品の断面図を図１に示す。該光学部品は、レンチキュラーレンズが形成された樹脂シートＡ／ガラス基板Ｃ／樹脂製光拡散シートＢの順で配列される透過型スクリーン用光学部品であり、前記ガラス基板は、各シートと接合される。

レンチキュラーレンズ３が形成される樹脂シートＡ、及び樹脂製光拡散シートＢにて光拡散剤が分散されるホストには、アクリル樹脂［７〜８］、ポリエステル樹脂［４〜６］、アクリル−スチレン共重合体樹脂［６〜７］、ポリカーボネート樹脂［７］、塩化ビニル樹脂［５〜１９］等の樹脂が使用される。尚、［］内の数字は樹脂の熱膨張係数（×１０^−５／℃）を示したものである。

レンチキュラーレンズ３は、シートＡを加工成形して得られるもの、又は紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等の硬化物からなるものが使用される。前記硬化型樹脂には、分子中にアクリロイル基を有する樹脂で、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリオールアクリレート系のオリゴマー、ポリマー、単官能・２官能・又は多官能重合性（メタ）アクリル系モノマーが使用されうる。

前記硬化型樹脂の硬化物からなるレンチキュラーレンズは、硬化性樹脂組成物をレンズの逆形状を有するエンボスロール金型の成型面に塗布し、基材をエンボスロール金型に供給して、紫外線、電子線等の照射により、樹脂を硬化させると同時に該樹脂硬化成型物からなるレンズを基材に重合接着せしめる方法等で得られる。

シートＢ中に分散される光拡散剤には、二酸化ケイ素、アルミナ、炭酸カルシウム、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム、弗化セリウム、弗化ランタニウム等の無機化合物、又はフッ素樹脂、シリコ−ン樹脂、シリコ−ンゴム、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂等の有機樹脂の微粒子を使用することができ、コストを考慮すると、二酸化ケイ素を使用することが望ましい。これら光拡散剤は、シートＢを形成する際にシートＢの原料に混練される等の手段でシートＢ中に分散される。

そして、樹脂製光拡散シートＢは、全光線透過率が６０％以上、曇価が１５〜８０％となるように調整されることが好ましい。尚、前記全光線透過率は、ＪＩＳＫ７３６１（１９９７年）で準拠した測定方法で得られる値であり、前記曇価は、ＪＩＳＫ７１０５（１９８１年）に準拠した方法で得られる値である。

尚、シートＢは、リア型プロジェクションテレビにおいて観察者側に配列されるので、ハードコート、低反射膜等が設けられてもよい。

ガラス基板Ｃには、汎用的なガラスであるフロート法で製造されるソーダライムガラス、所謂フロートガラスを使用することが好ましい。該ガラスは大面積化が容易であり、且つ市中で入手されるガラス種の中で比較的大きな熱膨張係数［８〜１０×１０^−６／℃］を有しており、シートＡ、Ｂの熱膨張係数差がその他ガラス種よりも小さいからである。

該ガラスをベースにして、ガラス中の不純物成分が少なくされた高光透過ガラス、光吸収剤が添加された着色ガラスも、透過型スクリーンの光学設計に応じて使用される。又、ガラス基板Ｃには、前記フロートガラスをベースにして強度強化の加工がなされた風冷強化ガラス、倍強度ガラス、化学強化ガラス等も使用してもよい。

そして、シートＡとガラス基板Ｃ、シートＢとガラス基板Ｃは、接合剤２にて接合される。接合剤２には、透光性のある粘着性樹脂や硬化型樹脂による接合剤、カップリング剤等が使用される。前記粘着性樹脂には、光学フィルム、テープ等の貼付のために使用されているアクリル系ポリマー、ポリプロピレン系粘着剤、ポリオルガノシロキサン骨格を基本とするシリコーン系粘着性ポリマー、これに加え熱可塑性のポリビニルブチラール樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂等が使用されうる。

又、前記硬化型樹脂による接合剤には、分子中にアクリロイル基を有す樹脂で、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリオールアクリレート系のオリゴマー、ポリマー、単官能・２官能・又は多官能重合性（メタ）アクリル系モノマーが使用されうる。

接合剤２に粘着剤や硬化型樹脂を使用する場合、ガラス基板表面にシランカップリング剤を使用してもよいし、シランカップリング剤を接合剤２としてもよい。シランカップリング剤の種類は、シートＡ、Ｂの種類、又は、粘着剤や硬化型樹脂による接合剤の種類に応じて適宜選択される。

又、スクリーンで投影される映像のコントラストを向上させるためには、シートＡのガラス基板側面、又はガラス基板のシートＡ側面の映像光が通過しない非集光部の領域に形成されることがある遮光層には、吸光度が３、より好ましくは４以上の遮光層が設けられることが好ましい。

この遮光層は、熱硬化性合成樹脂と、顔料、染料等を含む調合物、又は顔料、低融点ガラス粉末等を塗布し、乾燥、加熱等することで形成することができる。前記熱硬化合成樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。

前記顔料としては、酸化鉄、酸化銅、酸化クロム、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、クロム酸鉛、硫酸鉛、モリブデン酸鉛等から選ばれる１種または複数の材料を混合したもうを使用できる。

前記染料としてはジオキサジン系、フタロシアニン系、アントラキノン系の有機物等を用いることができる。塗布のためにこの混合物をペースト状にするための媒体としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルなどの溶剤を用いることができる。また硬化反応促進剤として変性脂肪族ポリアミン樹脂、Ｎ−ブタノールなどを混合してもよい。

前記遮光層の厚さは３５μｍ以下、特に３０μｍ以下であることが好ましい。遮光層の厚さが３５μｍよりも大きいと、遮光層表面とガラス基板表面又はシートＡ表面との境界部の段差が大きくなるので、接合剤２の形成時に前記段差部分に気泡が残留し易くなる。

実施例１
片面にレンチキュラーレンズ３が形成された１３６０×６８０ｍｍ×１．５ｍｍ（厚み）のポリエステル樹脂［熱膨張係数；５×１０^−５／℃］をシートＡ、光拡散剤として平均粒径４μｍの二酸化ケイ素球状粒子が分散された１３６０×６８０ｍｍ×２ｍｍ（厚み）のアクリル樹脂［熱膨張係数；６×１０^−５／℃、全光線透過率；８１％、曇価；７４％］をシートＢ、１３６０×６８０ｍｍ×２．７ｍｍ（厚み）のフロート法で得られたソーダライム珪酸塩ガラス基板（クリア品）をガラス基板Ｃとした。

接合剤２は、アクリル酸ブチル９５重量部、アクリル酸５重量部、過酸化ベンゾイル０．２重量部をトルエン３００重量部に溶解させ、その後６０℃で６時間攪拌反応させて粘着性のアクリル系ポリマーの溶液を得、それにアクリル系ポリマー１００重量部あたり０．５重量部のイソシアネート系架橋剤を配合してリバースロールコート法で展開し、加熱乾燥して形成されたものとした。

そして、接合剤２によってシートＡ、Ｂをガラス基板Ｃと接合させて、透過型スクリーン用光学部品１を得た。尚、本実施例では、αＡ／αＢは０．８３となる。
［透過型スクリーン用光学部品の評価］
次ぎに光学部品１とフレネルレンズ４と配列して透過型スクリーン７とし、図２に示すような光学系を組み立て、透過型スクリーン７に鏡５で反射されたプロジェクター６からの映像をスクリーンの全面に投影させる。本実施例では、スクリーン１の長い側を横方向となるように配置し、この光学系での環境を２０±２℃とした。

赤外線ヒータをシートＢの全面に照射すことで光学部品１を加熱しながら、拡散シートＢの表面が５０℃になるまで加熱し、この加熱過程でのスクリーン１に投影された映像をスクリーン１の中央部から３ｍ離れた地点で観測した。結果、加熱中光学部品は平坦に保持されたままで、映像に歪みは生じなかった。

比較例１
シートＡとガラス基板Ｃとの間に接合剤２を設けなかった以外は、実施例１と同様とした。結果、光学部品１の加熱過程中にシートＢとガラス基板Ｃとの一体物の中央部が観察者側に凸状となる反りが生じ、透過光の拡散ムラが原因と思われる像ムラが見られた。

比較例２
シートＢとガラス基板Ｃとの間に接合剤２を設けなかった以外は、実施例１と同様とした。結果、光学部品１の加熱過程中にシートＡとガラス基板Ｃとの一体物の中央部が観察者側に凹状となる反りが生じ、レンチキュラーレンジを経た光が中央部側に集光されるように実像より圧縮されたような像が見られ、特にスクリーン周縁部の像歪みが大きかった。

本発明の透過型スクリーン用光学部品の断面を示す図である。本発明の透過型スクリーン用光学部品に映像を投影させるときの光学系例を示す図である。

符号の説明

１透過型スクリーン用光学部品
２接合剤
３レンチキュラーレンズ
４フレネルレンズ
５鏡
６プロジェクター
７透過型スクリーン
Ａレンチキュラーレンズが形成される樹脂シート
Ｂ樹脂製光拡散シート
Ｃガラス基板

Claims

レンチキュラーレンズが形成された樹脂シートＡ／ガラス基板／樹脂製光拡散シートＢの順で配列される透過型スクリーン用光学部品であり、前記ガラス基板は、各シートと接合されていることを特徴とする透過型スクリーン用光学部品。
シートＡの熱膨張係数をαＡ、シートＢの熱膨張係数をαＢとしたときに、αＡ／αＢが０．５〜２であることを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン用光学部品。
シートＡ及びＢの厚みが０．２〜３ｍｍ、ガラス基板の厚みが０．５〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーン用光学部品。
シートＡのガラス基板側面、又はガラス基板のシートＡ側面の映像光が通過しない非集光部の領域に遮光層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の透過型スクリーン用光学部品。