JP2012252112A - 反射スクリーンおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外光の反射を抑え、映像光を効率的に反射でき、その結果、優れたコントラストを有する安価な短焦点型反射スクリーンおよびその製造方法の提供。
【手段】映像光出射側から、少なくとも、レンズ面および非レンズ面を有する複数の単位レンズからなるフレネルレンズ形状を有するレンズ層と、該フレネルレンズ形状の反転形状面を有する支持層とを備えてなる反射スクリーンの製造方法であって、エラストマー樹脂と光吸収剤とを含む樹脂組成物を用いて、該支持層を形成する工程と、熱転写法によって、該支持層の反転レンズ面の一部に反射層を設ける工程と、該支持層の反転形状面を成形型として、レンズ層を形成する工程とを含むものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射スクリーンおよびその製造方法に関し、更に詳細には、スクリーンの下方かつ近傍から映像光を斜め上方向に投影する、所謂、短焦点型の反射スクリーンおよびその製造方法に関する。

従来、プロジェクタなどの映像源から投射された映像光を反射して観察可能にする反射スクリーンが知られている。反射スクリーンは、よりコントラストの高い映像を提供するために、外光による反射を低減することが求められる。

従来のプロジェクタは、長焦点であり、略正面方向から投影され、入射角が小さい為、正反射でも映像光は比較的観察者側に反射していた。短焦点型のプロジェクタの場合は、入射角が大きくなる為、反射スクリーンで正反射した場合、例えばプロジェクタがスクリーンより下部にある場合、映像光は天井の方に進み、観察者側に反射しない。そのため、短焦点型のプロジェクタの場合は、レンズによる光軸補正を入れる必要がある。仮に、従来の反射スクリーンでレンズ等による光軸補正を用いない場合は、スクリーンの拡散性を高め、少しでも映像光が観察者側へ反射するように設定する必要がある。しかし、拡散性を高めると、外光も観察者側へより行くようになり黒輝度が上がってしまい、白浮きした絵になり、その結果コントラストが低下する。

近年、映像源を反射スクリーンのできるだけ近い位置に配置して、投影システムのコンパクト化を図る要請が強くなってきている。また、反射スクリーンをＴＶ画像の表示装置として使用するような場合、明室環境下で使用されることが多く、外光の影響が大きくなり、従来のプロジェクタ用の反射スクリーンでは、コントラストが著しく低下し、満足する画像が得られないという問題がある。

上記のような問題を解決するために、各種の短焦点型反射スクリーンが提案されている。例えば、スクリーン下部から入射する映像源からの光のみを反射し、スクリーン上部から入射する外光からの光は吸収するように、フレネルレンズの表面の一部に反射層を設け、それ以外の部分に光吸収部を設けた短焦点型反射スクリーンが提案されている（例えば、特許文献１および２を参照）。

また、黒色顔料入り熱可塑性エラスフィルムを用いてフレネル形状部材を作成して、傾斜面の全面に金属蒸着を施すことで、傾斜面を反射面とし、フレネル形状部材が露出した棚面を光吸収面とすることが提案されている（例えば、特許文献３を参照）。

特開２００４−１７７４２７号公報 特開２００６−３３０１４５号公報 特許第２９８４８０１号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載の短焦点型反射スクリーンは、フレネルレンズのレンズ単位それぞれに反射層と光吸収層とを形成する必要があるため、製造工程が複雑となり、製造コストが高くなるという問題があった。また、特許文献３に記載の短焦点型反射スクリーンは、フレネルレンズ形状部材の傾斜面全てに反射面が形成されているため、外光の一部が吸収されずに反射して、コントラスト向上が不十分であった。

本発明者らは、今般、反射スクリーンにおいて支持層の反転レンズ面の一部のみに反射層を形成することで、外光の反射を抑え、映像光を効率的に反射でき、その結果、優れたコントラストを有する安価な短焦点型反射スクリーンを実現できるとの知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。

したがって、本発明の目的は、外光の反射を抑え、映像光を効率的に反射でき、その結果、優れたコントラストを有する安価な短焦点型反射スクリーンおよびその製造方法を提供することである。

本発明による反射スクリーンの製造方法は、
映像光出射側から、少なくとも、レンズ面および非レンズ面を有する複数の単位レンズからなるフレネルレンズ形状を有するレンズ層と、該フレネルレンズ形状の反転形状面を有する支持層とを備えてなる反射スクリーンの製造方法であって、
エラストマー樹脂と光吸収剤とを含む樹脂組成物を用いて、該支持層を形成する工程と、
熱転写法によって、該支持層の反転形状面の頂部から反転レンズ面の一部に反射層を設ける工程と、
該支持層の反転形状面を成形型として、該レンズ層を形成する工程と
を含むものである。

本発明の態様においては、エラストマー樹脂が、熱可塑性エラストマー樹脂、または天然もしくは合成ゴムであることが好ましい。

本発明の態様においては、光吸収剤が、黒色染料、黒色顔料、およびカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

本発明の態様においては、反射層が金属箔または金属系顔料もしくは染料を含むことが好ましい。

本発明の態様においては、金属箔または金属系顔料もしくは染料が、アルミニウム、銀、およびクロムからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。

本発明の態様においては、レンズ層が、偏心した位置に光学中心を有するサーキュラーフレネルレンズ層であることが好ましい。

本発明の態様においては、光学中心が、映像光源側に偏心していることが好ましい。

本発明の態様においては、レンズ層よりも映像光出射側に、光拡散層をさらに設ける工程を含むことが好ましい。

本発明の態様においては、レンズ層よりも映像光出射側に、着色層をさらに設ける工程を含むことが好ましい。

本発明の態様においては、映像光出射側の最表面に、アンチグレア層、反射防止層、帯電防止層、ハードコート層、および防汚層からなる群から選択さる少なくとも１種の機能層をさらに設ける工程を含むことが好ましい。

本発明の態様においては、映像光源と、上記の反射スクリーンの製造方法により製造された反射スクリーンとを備えた画像表示装置であることが好ましい。

本発明によれば、外光の反射を抑え、映像光を効率的に反射でき、その結果、優れたコントラストを有する安価な短焦点型反射スクリーンおよびその製造方法を提供することできる。

本発明による反射スクリーンの一実施形態を示した断面概略図である。 本発明による反射スクリーンの製造方法の各層を形成する順序を示した概略図である。 支持層の一実施形態を示した断面概略図である。 反射スクリーンの支持層上に反射層を形成する工程の一例を示した概略図である。 反射スクリーンにおいて、外光および映像光の反射の一例を示した図である。 反射スクリーンに用いられるレンズ層の一実施形態を示した概略斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

反射スクリーンおよびその製造方法
本発明の反射スクリーンの一実施形態は図１に示されるとおりである。本発明の反射スクリーン１０は、映像光出射側から、少なくとも、レンズ面および非レンズ面を有する複数の単位レンズからなるフレネルレンズ形状を有するレンズ層１１と、該フレネルレンズ形状の反転形状面を有する支持層１２とを備えてなるものである。好ましい態様によれば、反射スクリーンが、レンズ層よりも映像光出射側に、光拡散層１３や着色層１４をさらに備えてもよいし、機能層１５をさらに備えてもよい。なお、各層の厚みは、反射スクリーンの設計に応じて、適宜設定することができる。

本発明の反射スクリーンの製造方法の各層を形成する順序の概要は、図２に示されるとおりである。本発明の反射スクリーンの製造方法は、（ａ）支持層２１を形成する工程と、（ｂ）熱転写法によって、支持層２１の反転レンズ面の一部に反射層２２を設ける工程と、（ｃ）支持層の反転形状面を成形型としてレンズ層２３を形成する工程と、を含むものである。さらに、（ｄ）レンズ層の映像光出射側に、光拡散層、着色層、および機能層等２４を、公知の方法により積層または貼合する工程、を含んでもよい。

支持層
支持層は、スクリーンを支持する層であり、レンズ層の映像光出射側の反対側に設けられる。支持層３０は、フレネルレンズ形状の反転形状面３１を有するものである。反転形状面３１は、レンズ面が反転した形状の反転レンズ面３２と、非レンズ面が反転した形状の反転非レンズ面３３とからなる。

支持層３０は、エラストマー樹脂と光吸収剤とを含む樹脂組成物を用いて形成することができる。形成方法は、特に限定されないが、フレネルレンズ形状の成形型を用いて樹脂成形することができる。

支持層の形成に用いるエラストマー樹脂は、成形した支持層が、弾性を有し、反射層の形成工程において弾性変形できるものであれば用いることができる。例えば、エラストマー樹脂には、熱可塑性エラストマー樹脂および天然もしくは合成ゴムを用いることができる。熱可塑性エラストマー樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、およびポリスチレン樹脂等を挙げることができる。ゴムとしては、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレンゴム、シリコーンゴム、およびアクリルゴム等を挙げることができる。また、支持層が反射層の形成工程において弾性変形できる限り、エラストマー樹脂に他の樹脂や添加剤を混合してもよい。

支持層の形成に用いる光吸収剤は、成形した支持層が外光を吸収できるものであれば用いることができる。例えば、光吸収剤は、黒色染料、黒色顔料、およびカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも１種等を好適に使用することができる。

反射層
反射層３４は、映像光を反射する機能を有するものであり、支持層の反転レンズ面３２の一部のみに形成される。

反射層は、熱転写法によって、支持層の反転レンズ面の一部に設けられる。例えば、図４に示されるように、熱転写インクリボンロール４１を回転させ、支持層４２上を搬送して熱転写を行うことで、支持層の頂部４３から反転レンズ面の一部４４のみに反射層４５を形成することができる。これは、弾性体である支持層４２が、熱転写インクリボンロールの搬送に合わせて矢印４６の向き（支持層の弾性変形方向）に弾性変形し、支持層の谷部４７から反転レンズ面の一部４８を覆うことで、反転レンズ面の頂部４３から反転レンズ面の一部４４にのみ熱転写されるためである。

熱転写法によって形成される反射層は、金属箔または金属系顔料もしくは染料を含むものが好ましい。特に、金属箔または金属系顔料もしくは染料は、アルミニウム、銀、およびクロムからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。本発明においては、コストや映像光の反射率の観点から、アルミの転写箔を用いることが好ましい。

本発明においては、反転レンズ面３２の反射層３４が形成された部分が、反射面となる。一方、反転レンズ面の反射層が形成されていない部分および反転非レンズ面３３が、光吸収面となる。支持層には光吸収剤が含まれているため、反射層が形成されていない部分（支持層が露出した部分）に外光が当たると、外光は吸収される。

ただし、外光が支持層の光吸収面に当たった場合にも、わずかではあるが、外光の一部が反射することがある。従来のように、反転レンズ面の全面に反射層が形成されていると、吸収面で反射したわずかな外光が反射面でさらに反射し、観察者側に出射してコントラストが低下する。本発明においては、反転レンズ面の一部のみに反射層を形成することで、外光の反射をより効率的に抑えることができる。

図５に示すように照明５１から出射された外光５２（実線）が、支持層の反転非レンズ面に当たると、ほとんどの外光は吸収されるが、外光５２の一部（点線）は反射して、反転レンズ面の反射層が形成されていない部分に当たって吸収される。また、照明５１から出射された外光５３（実線）が、支持層の反転レンズ面の反射層が形成されていない部分に当たると、ほとんどの外光は吸収されるが、外光５３の一部（点線）は反射して、反転非レンズ面に当たって吸収される。さらに、外光が反射層６２に当たって下方に反射した場合、支持層の反転非レンズ面に当たることで吸収される。このように、反転レンズ面の一部のみに反射層を形成することで、外光の反射をより効率的に抑えることができる。

レンズ層
レンズ層は、支持層の反転レンズ面の一部に設けられた反射層によって反射された映像光をスクリーン面の略法線方向に向く略平行な光に変換して出射させるために、任意の屈折率を有し、かつ支持層の形状に沿って隙間無く充填されたものであり、支持層の映像光出射側に設けられる。

レンズ層は、支持層の反転形状面を成形型として樹脂形成することができる。例えば、成形型となる支持層に透明な紫外線硬化樹脂を含む樹脂組成物を塗布し、ロール成形して平坦化しながら、紫外線を照射してレンズ層を硬化させて、レンズ層を形成することができる。また、支持層と下記の拡散層や着色層とを貼合するために、両者間に紫外線硬化樹脂を塗布して、該樹脂を紫外線硬化させることで両者を隙間なく接着させ、該樹脂部分をレンズ層とすることもできる。

レンズ層を形成する樹脂は、特に限定されず、公知の樹脂を用いることができる。例えば、透明な紫外線硬化型の樹脂を用いることができる。透明な紫外線硬化型の樹脂としては、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、およびエポキシ系樹脂等を挙げることができる。本発明においては、ウレタンアクリレート系樹脂を用いることが好ましい。

レンズ層は、支持層５９側にフレネルレンズ形状を有している。フレネルレンズ形状５４はレンズ面５５と非レンズ面５６とを備える複数の単位レンズ５７から構成されている。

フレネルレンズ形状５４は、サーキュラーフレネルレンズ形状であることが好ましい。具体的には、フレネルレンズ形状５４を構成する単位レンズ５７は、図６に示されるようにフレネルレンズ形状７１の光学中心Ｃ１を中心として、同心円弧状または同心円状に配置されている。

フレネルレンズ形状７１は、図６に示されるようにフレネルレンズ形状７１の光学中心Ｃ１がレンズ層７２のフレネルレンズ形状７１が形成されている面の幾何学的な中心Ｃ２に対して、映像光源側に偏心していることが好ましい。図６に示されるフレネルレンズ形状７１は、面７３の外かつ反射スクリーンの下方の位置に光学中心Ｃ１を有する。なお、図６においては、光学中心Ｃ１は面７３外の位置に存在しているが、面７３内に存在していてもよい。

このように光学中心Ｃ１が偏心したフレネルレンズ形状７１を用いることにより、レンズ層５８と映像源６０の距離が短い、すなわち短焦点かつ斜め方向でありの場合であっても、映像光６１をスクリーン面の略法線方向に向く略平行な光に変換することができる。

レンズ層のフレネルレンズ形状は、サーキュラーフレネルレンズ形状ではなく、単位レンズが観察者の上下方向に複数配置されたリニアフレネルレンズ形状であってもよい。

光拡散層
光拡散層は、映像光を拡散させて、スクリーンの視認性を向上させる機能を有するものであり、従来公知のものを使用することができる。本発明の反射スクリーンは、レンズ層よりも映像光出射側に、光拡散層を備えてなることが好ましい。なお、光拡散層は、下記の着色層よりも映像光出射側に位置してもよい。透明樹脂中に微粒子を添加したものをキャスティングしたり、押出し成形したりしてシート状にしたものを好適に使用することができる。透明樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、メタクリレート−スチレン系樹脂、アクリレート−スチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等が挙げられる。また、製造コストに鑑み、下記の着色層と同時に２層押出し成形することが好ましい。

また、添加される微粒子は、透明樹脂の種類に応じて選定することができ、硫酸バリウム微粒子、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム微粒子、炭酸カルシウム微粒子、シリカ（二酸化珪素）微粒子、酸化チタン微粒子等の無機系微粒子や、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ、塩ビビーズ、シリコン系ビーズ等の有機系微粒子を使用することができるが、透明性の観点からは有機系微粒子を使用することが好ましい。微粒子の粒径は、特に限定されるものではないが、通常、１〜１５μｍ程度のものが用いられる。

着色層
着色層は、レンズ層で反射された映像光および外光のうち、外光をより効率的に吸収して、映像光を出射する機能を有するものである。本発明の反射スクリーンは、レンズ層よりも映像光出射側に、好ましくは光拡散層よりも映像光出射側に、着色層を備えてなることが好ましい。

着色層は、透明樹脂中に着色剤を添加したものをキャスティングしたり、押出し成形したりしてシート状にしたものを好適に使用することができる。透明樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、メタクリレート−スチレン系樹脂、アクリレート−スチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等が挙げられる。また、製造コストに鑑み、上記の光拡散層と同時に２層押出し成形することが好ましい。

透明樹脂中に添加される着色剤としては、光を吸収するものであれば特に制限なく使用することができ、例えば、黒色の染料や顔料、カーボンブラック等を好適に使用することができる。

機能層
機能層は、反射スクリーンに各種の機能を付与するための層であり、反射スクリーンの映像光出射側の最表面に設けられていてもよい。機能層としては、アンチグレア層、反射防止層、帯電防止層、ハードコート層、および防汚層が挙げられる。アンチグレア層、反射防止層、帯電防止層、ハードコート層、および防汚層は、従来公知の方法によって形成することができる。

画像表示装置
本発明による反射スクリーンは、外光を効率的に吸収できる短焦点型の反射スクリーンであるため、明室で使用されるようなＴＶ等の画像表示装置としても使用することができる。

１０ 反射スクリーン
１１ レンズ層
１２ 支持層
１３ 光拡散層
１４ 着色層
１５ 機能層
２１ 支持層
２２ 反射層
２３ レンズ層
２４ 光拡散層等
３０ 支持層
３１ フレネルレンズ形状の反転形状面
３２ 反転レンズ面
３３ 反転非レンズ面
３４ 反射層
４１ 熱転写インクリボンロール
４２ 支持層
４３ 支持層の頂部
４４ 反転レンズ面の一部
４５ 反射層
４６ 支持層の弾性変形方向
４７ 支持層の谷部
４８ 反転レンズ面の一部
５１ 照明
５２ 外光
５３ 外光
５４ フレネルレンズ形状
５５ レンズ面
５６ 非レンズ面
５７ 単位レンズ
５８ レンズ層
５９ 支持層
６０ 映像源
６１ 映像光
７１ フレネルレンズ形状
７２ レンズ層
７３ 面

Claims (11)

1. 映像光出射側から、少なくとも、レンズ面および非レンズ面を有する複数の単位レンズからなるフレネルレンズ形状を有するレンズ層と、前記フレネルレンズ形状の反転形状面を有する支持層とを備えてなる反射スクリーンの製造方法であって、
   エラストマー樹脂と光吸収剤とを含む樹脂組成物を用いて、前記支持層を形成する工程と、
   熱転写法によって、前記支持層の反転形状面の頂部から反転レンズ面の一部に反射層を設ける工程と、
   前記支持層の反転形状面を成形型として、前記レンズ層を形成する工程と
   を含む、反射スクリーンの製造方法。
2. 前記エラストマー樹脂が、熱可塑性エラストマー樹脂または天然もしくは合成ゴムである、請求項１に記載の反射スクリーンの製造方法。
3. 前記光吸収剤が、黒色染料、黒色顔料、およびカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の反射スクリーンの製造方法。
4. 前記反射層が、金属箔または金属系顔料もしくは染料を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の反射スクリーンの製造方法。
5. 前記金属箔または金属系顔料もしくは染料が、アルミニウム、銀、およびクロムからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項４に記載の反射スクリーンの製造方法。
6. 前記レンズ層が、偏心した位置に光学中心を有するサーキュラーフレネルレンズ層である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反射スクリーンの製造方法。
7. 前記光学中心が、映像光源側に偏心している、請求項６に記載の反射スクリーンの製造方法。
8. 前記レンズ層よりも映像光出射側に、光拡散層をさらに設ける工程を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の反射スクリーンの製造方法。
9. 前記レンズ層よりも映像光出射側に、着色層をさらに設ける工程を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の反射スクリーンの製造方法。
10. 映像光出射側の最表面に、アンチグレア層、反射防止層、帯電防止層、ハードコート層、および防汚層からなる群から選択さる少なくとも１種の機能層をさらに設ける工程を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の反射スクリーンの製造方法。
11. 映像光源と、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反射スクリーンの製造方法により製造された反射スクリーンとを備えた画像表示装置。

Images