JP2777156B2 - レンチキュラーレンズシート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、背面投影型テレビの前面スクリーンとして
フルネルレンズと組み合わせて用いられるレンチキュラ
ーレンズシートに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、背面投影型テレビの前面スクリーンとしては、
水平方向の視野角を広げるための平行凸レンズ構造を有
し、垂直方向の視野角を広げるための光拡散材を含有
し、場合によってはさらに表面を粗面化して、さらに光
拡散性を向上させるもが多く提案されている。その際、
スクリーンの材質としては、メタクリル樹脂等の透明な
プラスチックが用いられ、光拡散材としては基材樹脂と
屈折率の異なる微粒子が用いられるのが通例であった。
各種光拡散板の光拡散材を選択する基準としては、光拡
散材微粒子と基本樹脂の屈折率差および、粒子径が用い
られてきた。

例えば特公昭39−10515号には、基体透明樹脂との屈
折率差が0.05〜0.3であり、平均直径が0.5〜５μである
架橋微粒子を光拡散材とする方法が述べられており、ま
た特開昭48−44333号においては基体樹脂よりも0.05〜
0.5だけ大きい屈折率を有する粒径10μ以下の結晶粉を
配合する方法が述べられており、さらにまた、特開昭60
−139758号においては屈折率差が0.02〜0.1で粒径が10
〜50μで、特開昭60−184559号においては屈折率差0.02
〜0.1で粒径が４〜10μのものが提案されているほか、
特開昭61−4762号の如く、粒径が４〜50μで屈折率が基
体樹脂よりも0.02〜0.1大きい微粒子と粒径が４〜50μ
で屈折率が0.02〜0.1小さい微粒子を併用する方法も提
案されている。その他特公昭60−21662号または特開昭6
2−174261号においては基体樹脂よりも屈折率が0.01〜
0.1小さく平均粒径が１〜10μの微粒子を分散する方法
も提案されている、その他、具体的記述のある基体樹脂
および光拡散材の組み合わせは極めて多岐にのぼり、す
べてを記述する事は困難であるが、たとえばメタクリル
樹脂（屈折率1.492）を基体樹脂とする場合において結
晶性シリカ（屈折率1.54）、無定形シリカ（屈折率1.4
6）、炭酸カルシウム（屈折率1.58）、水酸化アルミニ
ウム（屈折率1.57）、ガラスビーズGB−210（屈折率1.5
21）、ガラス球（屈折率1.46）、フッ化カルシウム（屈
折率1.43）、フッ化リチウム（屈折率1.39）、硫酸バリ
ウム（屈折率1.64）、アルミナ粉末（1.7）の他屈折率
は不明であるが酸化マグネシウム、酸化チタン、タルク
や、架橋ポリマー等が用いられており、ポリスチレン樹
脂（屈折率1.59）、ポリ塩化ビニル樹脂（屈折率1.55）
またはポリカーボネート樹脂（屈折率1.59）を基体樹脂
とする場合においても種々の無機微粒子が用いられてい
る。

以上の例は照明カバー、間仕切り板の他、背面投影型
スクリーン用途をも対象としている。このように種々の
異なった光拡散材が提案されている理由の一つは、用途
により、形状により、好ましい光拡散材も変わってくる
からであると思われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は背面投影型テレビの前面スクリーンとしてフ
レネルレンズと組み合わせて用いるのに適した垂直方向
における視認特性の優れたレンチキュラーレンズシート
を提供するものである。背面投影型テレビの前面スクリ
ーンは、背面から入射してきた光をできるだけ無駄な
く、しかも広い範囲に分配する事が必要であるばかりで
なく、色を忠実に反映させる必要もある。このうち水平
方向への光の拡散、色彩特性は入射面および出射面に設
けたレンチキュラーレンズの形状により主として特徴づ
けられる。一方垂直方向の光の拡散特性および色彩特性
は主として光拡散材および表面形状、殊に光拡散材に依
存している。しかしながら、同じ光拡散材を用いてもレ
ンズの水平指向特性によって、垂直指向特性が異なるた
め、例えば平板の場合に優れた光拡散特性を示す光拡散
材であっても、レンチキュラーレンズ中にて用いた場合
にも優れた垂直指向特性を示すとは限らない。スクリー
ンの光拡散特性を評価する上で指標となる特性として、
ゲインの角度依存性および色温度の角度依存性を挙げる
事ができる。ゲインＧは後方から一定照度で照明した時
の前方における輝度の相対値を示すもので下記式（II
I）で示されるものである。

スクリーンの後方より垂直に平行光線を入射せしめ、
前方において輝度計を用いて輝度を測定すると、一般に
は輝度は測定点における法線と輝度計とのなす角度によ
って変化する。オパールグラス等の完全拡散板において
は、すべての方向においてゲインは１となる。できるだ
け少ない照度で適切な輝度を得るためにはスクリーンの
ゲインは高い程望ましい。従ってスクリーンの役割は限
られた光量を有効に必要な方向へ分配する事である。背
面投影型テレビにおいては、正面から見て画面が明るく
見え、画面中に著しい明るさのムラがなく、またできる
だけ広い視点から画面を観察できる事が好ましい。これ
をＧで表わすと、法線方向のゲインG₀が大きく、またＧ
の角度に対する変化率が小さく、また、ＧがG₀に比して
ある割合例えば1/10になる角度の大きい事が好ましい。
Ｇの角度に対する変化率が大きいとホットバンドと呼ば
れる明るい縞模様が見られるので好ましくない。

色温度は黒体から輻射する光の色を黒体の温度で表わ
した一次元の指標であり、ブラウン管等の螢光体から発
する光を表現するのに必ずしも適切な指標ではないが、
白色付近の色差を簡便に表現できるので好ましい。レン
チキュラースクリーンは後方から照明された光を忠実に
前面に分配する必要があり、その分配の割合が波長によ
って異なると、色あいが異なって見えるので好ましくな
い。この現像を評価するためにはスクリーンの後方よ
り、標準のＣ光源（色温度5774K）から発する平行光線
を入射し、前面より出てくる光の色温度の角度分布を測
定すればよい。あらゆる角度において、Ｃ光源と同じ色
温度が観測されるのが最も望ましい。

従来提案されている光拡散板は以上の如き観点から見
て必ずしも満足できるものではない。それは従来の光拡
散板が主として照明、ディスプレイ等に用いる事を意図
して主として開発されてきており、背面投影型テレビの
ような特別のレンズ形状を有し、かつ特別の要求特性を
意図したものでない事によると思われる。

本発明の目的は、法線方向のゲインが高く、かつゲイ
ンの角度依存性が小さく、かつゲインが比較的大きい角
度まで減衰せず、かつ色ムラの少ない背面投影型テレビ
にフレネルレンズシートと共に用いられるレンチキュラ
ーレンズシートを提供する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、屈折率N_sのプラスチックからなるレンチ
キュラーレンズ内に下記式（Ｉ）および（II）、 0.04＜|N_p−N_s|≦0.06 （Ｉ） 20≦ｄ≦40 （II） で示される屈折率N_Pならびに平均粒子径ｄ（μｍ）を有
する実質的に透明な微粒子を、レンチキュラーレンズの
軸に平行な方向における最大曲げ角（β値）が12゜〜20
゜の範囲となる濃度で分散せしめる事により達成され
る。また本目的は、透明微粒子として（Ｉ）および（I
I）色を満足する架橋ポリマー微粒子を用いる事によ
り、好ましく達成される。

本発明におけるレンチキュラーレンズシートとは背面
投影型テレビの前面板として、フレネルレンズシートと
共に用いられるもので、テレビの前面に取りつけられた
ときに鉛直方向に平行に並んだ多数のカマボコ型凸レン
ズの集合体であって、レンズ群は背面から投影される画
像を水平方向の好適範囲に忠実な色で映し出すために好
ましい形状をしたものである。またそれらはコントラス
トの向上、外光反射の低減等を目的として、出射側の非
集光部を黒く塗装したもの、表面に反射防止の対策を施
したもの等含む。カマボコ型凸レンズは入射面がだ円面
で出射面が平らなものの他にカラーシフトを低減するた
めに特別の形状のだ円面を入・出射面双方に賦与したも
のが特に好ましい。シートに用いられるプラスチックと
してはメタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−
MMA共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹
脂等の透明性の高い樹脂が用いられ、殊にメタクリル樹
脂、スチレン系樹脂は透明性が高いので好ましい。レン
チキュラーレンズシート中に分散すべき高拡散性微粒子
の具備すべき性能の第一の要件は微粒子とシート材料の
屈折率の差である。本発明の目的を達成するには、該屈
折率差が0.04を越え、0.06以下の範囲である事が必要で
ある。屈折率差が0.04以下の場合は色温度が低く、本来
白であるべき色がスクリーンを出射すると赤味がかって
見える傾向となる。また、屈折率差が小さいとレンチキ
ュラーレンズから出射する光の垂直指向特性は、中心付
近のゲインの変化率は小さくて好ましいが、周辺部（上
方または下方）におけるゲインが小さく、ゲインが正面
の1/10になる角度が小さいのでテレビに対する目の角度
の好適な範囲がせまい。一方屈折率差が0.06を上まわる
と逆に色温度は好適であり、また可視角度範囲は広い
が、正面付近におけるゲインの角度による変化率が大き
くなるため、ホットバンドと称する輝度の縞がみえやす
くなり、好ましくない。上記屈折率はいずれもナトリウ
ムのＤ線の光（すなわち波長が589.3nmの光）に対する
ものを示す。

光拡散性微粒子の具備すべき性能の第二の要件は微粒
子の平均粒子径であり、平均粒子径ｄが20μｍ以上35μ
ｍ以下が好ましい範囲である。通常、微粒子は粒度分布
をもっているので、粒子径を表わすには平均粒子径を用
いる。平均粒子径には種々のものがあるが、ここでいう
平均粒子径とは重量メジアン径をさす。重量メジアン径
とは累積重量曲線において累積重量が50％となる粒子径
を示す。本発明において、平均粒子径が20μｍを下まわ
ると、色温度が法線からの角度に依存して変化する傾向
が強く、正面付近では色温度が低く、目の位置が正面か
ら上または下に移動して角度が大きくなると、色温度が
高くなる傾向がある。粒子径が大きくなると色濃度の変
化は小さくなるので好ましいが、あまり大きくなりすぎ
ると所望の拡散効果を得るのに必要な拡散材微粒子の量
が多くなりすぎるので好ましくない。実際的には40μｍ
以下、好ましくは35μｍ以下、さらに好ましくは30μｍ
以下が望ましい。さらに好ましいゲインの分布、輝度の
分布および色温度の分布を得るには光拡散材微粒子の含
有率を適切に選択する必要がある。光拡散材の含有率が
少ないと拡散性が低下するのは当然であるが、色温度の
変動が大きくなるので好ましくない。また、ホットバン
ドと呼ばれる明るい帯状の部分が目だつようになるので
好ましくない。また光拡散材の含有率が大きすぎると、
輝度および色温度が均一化されるが、全体の輝度が低下
し画像が暗くなるので好ましくない。しかしながら、適
切な光拡散材の含有率はレンチキュラーレンズの形状、
表面性状等によって変動するので、重量分率、体積分率
等で表わす事はできない。レンチキュラーレンズが水平
方向への視野角を広くする意図で設計されている場合に
は、比較的少量の光拡散材によって適切な範囲とする事
が可能であるし、水平方向への視野角を狭くすると比較
的多量の光拡散材を必要とする。極端な場合として水平
方向への拡散性の全くないレンズすなわち平板の場合、
前記の光拡散材の濃度を極端に高くしないとホットバン
ドおよび色ムラを解消する事ができない。本発明はレン
チキュラーレンズの軸に直交する方向、すなわちテレビ
の上下方向の最大曲げ角度（β値）が12゜〜20゜の範囲
となるように前記微粒子を含有させる事により目的を達
する事ができる。ここに最大曲げ角度（β値）は以下の
如く定義されるものである。すなわちスクリーンの法線
正面方向におけるゲインをG₀とし、法線からある角度だ
け上または下に傾けた角度方向におけるゲインをＧとす
るとき、G/G₀が1/3になる時の角度を最大曲げ角度と定
義し、βで表わす事とする。βが12゜未満の場合はホッ
トバンドが目立ち、色温度のムラが大きい。またβが20
゜を越える場合は全体のゲインが低下し、画面が暗くな
るので好ましくない。すなわち本発明において好ましい
βの範囲は12゜〜20゜であり、14゜〜17゜の範囲がさら
に好ましい。

前記の屈折率および平均粒子径の範囲を満たす透明微
粒子としては無機微粒子、有機高分子微粒子等がある
が、有機高分子微粒子は共重合組成を適宜選択する事に
より屈折率を選択できるので便利であり、また透明性の
よいものも手に入れやすいので有利である。たとえば、
レンチキュラーレンズシートの材料として屈折率1.492
のメタクリル樹脂が用いる時、メチルメタクリレート、
スチレンおよびエチレングリコールジメタクリレートを
共重合して得られる架橋共重合体微粒子を適切に用いる
事ができる。

また上記条件を満足する透明微粒子であっても微粒子
の種類によってゲインと角度の関係が異なる事がある。

本発明者らの検討によると特に好ましいものはビーズ
を平面状におしつけて観察した時に反射光が明るく見え
るものである。上記屈折率および粒径を満し、かつ平面
上におしつけたビーズに斜め45゜より光を照射し、法線
方向で反射光を観測する時、反射光量が完全拡散板で同
様にした時の80％以上であるものが特に好ましい。また
色温度のムラをさらに低減するには、上記条件を満たす
もののうちでも特にAbbe数が基材樹脂に近いものの方が
より好ましい。

〔実施例〕

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。

実施例1. MMA61％、スチレン34％、エチレングリコールジメタ
クリレート５％を重合して得られた屈折率N_D＝1.5324、
重量メジアン径33.5μｍの架橋共重合体樹脂微粒子を屈
折率N_D＝1.4916のアクリル樹脂ペレット（協和ガス化学
工業（株）社製パラペット−EH）と混合溶解押出しし、
レンズ形状を賦与するための彫刻されたロール間を通し
て、第１図に示すような平行な凸レンズからなるレンチ
キュラーレンズシートを得た。このシートの後方（第１
図の矢印の側）の法線方向よりコリメートされた標準Ｃ
光源の光を入射させ、シートの前面より色彩色度計で輝
度および色温度を測定した。色彩色度計としてはミノル
タ社製のミノルタ色彩色差計CS−100を用いた。ゲイン
を計算するには、スクリーンの位置にMgOでできた完全
拡散反射板を置き、反射光の輝度を測定し、この輝度に
相当するゲインを１として、ゲインを計算した。法線方
向のゲイン色温度および、レンチキュラーレンズの軸に
平行な方向および垂直な方向の各角度におけるゲイン、
色温度を測定した。各濃度におけるレンチキュラーレン
ズと平行な方向の角度とゲインの関係を第２図に、同様
の角度と色温度の関係を第３図に、またレンズと垂直な
方向の角度とゲインの関係および角度と色温度の関係を
第４図および第５図に示す。またピークゲインおよび各
方向に対してゲインが1/2,1/3および1/10となる角度を
第１表に示す。このシートを50インチ型の背面投影型テ
レビの前面に取りつけ白色の信号を写し出した。画面は
明るく、ホットバンドも認められなかった。視点を上下
に移動させたが、明るさの変化は少なく、色の変化もほ
とんど感じられなかった。

実施例2.3 組成、屈折率および粒径がそれぞれ第２表の各欄で示
される架橋微粒子を用いて、実施例１と同様のレンチキ
ュラーシートを作成し、実施例１と同様にしてゲインお
よび色温度の角度分布を測定した。結果を第２図〜第５
図および第１表に示す。これらのシートも、背面投影型
テレビにとりつけたところ、画面は明るく、ホットバン
ドも認められず、また視点を上下に移動させても、明る
さおよび色の変化はほとんど認められなかった。

〔発明の効果〕 本発明により、全体としての輝度が高く、ホットバン
ドの如き輝度ムラが少なく、好適な視野角が広く、かつ
色ムラの少ない忠実な色を映しだす事のできるレンチキ
ュラーレンズシートを得ることが可能となり、高輝度、
広視野角の背面投影型テレビの製造に寄与する事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１〜３のレンチキュラーレンズの形状な
らびに輝度および色温度の測定方法を示す図である。 第２図はレンチキュラーレンズの軸に平行な方向に角度
を変えた時のゲインの変化を示す図である。 第３図はレンチキュラーレンズの軸に平行な方向に角度
を変えた時の色温度の変化を示す図である。 第４図はレンチキュラーレンズの軸に垂直な方向に角度
を変えたときのゲインの変化を示す図である。 第５図はレンチキュラーレンズの軸に垂直な方向に角度
を変えたときの色温度の変化を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 21/62 G02B 3/00 G02B 3/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光拡散性微粒子を内部に分散した屈折率Ns
   のプラスチックからなるレンチキュラーレンズシートに
   おいて、光拡散性微粒子として下記式（Ｉ）および（I
   I）を満足する屈折率Npならびに平均粒子径ｄ（μｍ）
   を有し、平面上におしつけた該光拡散性微粒子に斜め45
   ゜より光を照射したときに、法線方向で測定した反射光
   量が、完全拡散反射光量の80％以上である実質的に透明
   な微粒子を、レンチキュラーレンズシートの軸に平行な
   方向における最大曲げ角（β値）が12゜〜20゜の範囲と
   なる濃度で分散せしめてなることを特徴とするレンチキ
   ュラーレンズシート。 0.04＜|Np−Ns|≦0.06 （Ｉ） 20≦ｄ≦40 （II）
2. 【請求項２】光拡散性微粒子が架橋ポリマー微粒子であ
   る請求項１におけるレンチキュラーレンズシート。