JP4285196B2 - 透過型プロジェクションスクリーンの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクションディススプレーに用いられる透過型プロジェクションスクリーン及びその製造方法に関するものである。

プロジェクションディスプレイ装置等においては、観察者の視認性を高めるため光拡散シートを用いた透過型プロジェクションスクリーンが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この透過型プロジェクションスクリーン２００は、図３に示すように、拡散材入りシート１１０と、はほぼ断面形状が台形状の屈折率Ｎ１を有する複数の単位レンズ１２１と単位レンズ１２１間に屈折率Ｎ２を有する材料が充填された低屈折部１２２ととを有するレンズシート１２０と、ベースシート１３０とからなる光拡散シート１４０と、フレネルレンズシート１５０とで構成されている。

この構成の透過型プロジェクションスクリーン２００は、一般的に、光拡散シート１４０とフレネルレンズシート１５０とを別々の工程で作製し、光拡散シート１４０とフレネルレンズシート１５０との周辺を粘着テープもしくは接着剤で固定、保持している。

上記のような構成の透過型プロジェクションスクリーンの光拡散シート１４０とフレネルレンズシート１５０との間は、粘着剤もしくは接着剤の厚み分のギャップが存在し、全ての場所で一定のギャップに保持する必要がある。ところが、実際は、温、湿度変化により透過型プロジェクションスクリーンに反り等が発生し、光拡散シート１４０とフレネルレンズシート１５０の間のギャップが場所により変動し、スクリーンの位置によって表示ムラが発生するという問題が発生している。
これを防止するために、光拡散シート１４０もしくはフレネルレンズシート１５０に反りを付けた状態で貼り合わせる等の試みも行われているが、本質的な解決に至っていない。
特開２００３−５０３０７号公報 特開２００３−５７４１６号公報

そこで、本発明では、光拡散シートの光入射側にフレネルレンズを形成した一体構造とすることにより、表示ムラのない透過型プロジェクションスクリーン及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成するために、まず請求項１においては、ベースシート１１の一方の面（映像光源側）にフレネルレンズ層５０を、ベースシート１１の他方の面（観察者側）に複数の単位レンズ２１と低屈折部２２とからなるレンズ層２０と拡散層３０とを設けたことを特徴とする一体構造の透過型プロジェクションスクリーンとしたものである。

また、請求項２においては、ベースシート１１の一方の面にフレネルレンズ層５０を形成する工程と、
転写フィルム４１上に拡散層３０と複数の単位レンズ２１と低屈折部２２とからなるレンズ層２０とを形成する工程と、
フレネルレンズ層５０が形成されたベースシート１１の他方の面に拡散層３０及びレンズ
層２０を転写する工程とを少なくとも備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型プロジェクションスクリーンの製造方法としたものである。

本発明の透過型プロジェクションスクリーンを一体構造のスクリーンとすることにより、プロジェクションディスプレイに組み立てた後、温、湿度変化等があっても表示ムラ等が発生せず、明るい透過型プロジェクションディスプレイを提供することができる。
また、一連の製造ラインで、フレネルレンズ層、単位レンズ、低屈折部及び拡散層を形成できるので、効率よく、安定に生産できる。

図１は、本発明の透過型プロジェクションスクリーンの一実施例を示す模式構成図である。

図１の透過型プロジェクションスクリーン１００は、ベースシート１１の一方の面（映像光源側）に形成されたフレネルレンズ層５０と、ベースシート１１の他方の面（観察者側）に形成されたほぼ断面形状が台形状の屈折率Ｎ１を有する複数の単位レンズ２１と単位レンズ２１間に屈折率Ｎ２を有する材料が充填された低屈折部２２とからなるレンズ層２０と、拡散層３０とで構成された一体構造のスクリーン構成となっている。
ここで、台形状の単位レンズ２１の下底を入光部、斜辺を全反射部、上底を出光部、全反射部をなす斜辺が出光部の法線となす角度をθとした場合、
ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
かつ
Ｎ１＜１／ｓｉｎ２θなる関係が満たされている。

映像光源側からフレネルレンズ層５０及びベースシート１１を経由して単位レンズ２１に入射したＬ₁領域の光は、そのままレンズ層２０を直進して通過し、観察者に至る。また、映像光源側からフレネルレンズ層５０及びベースシート１１を経由して単位レンズ２１に入射したＬ₂領域の光は、単位レンズ２１と低屈折率部２２との屈折率差により単位レンズ２１斜辺にて全反射され、所定の角度をもって観察者側に出光され、映像光源側からの光のほとんどは観察者側に出光される。また、低屈折率部２２は着色されているので、迷光は低屈折率部２２にて吸収され、観察者側に至ることはない。このようにして水平方向に広い視野角をもち、コントラスト、輝度の高い透過型プロジェクションスクリーンを得ることができる。

このような一体構造の透過型プロジェクションスクリーンにすることにより、プロジェクションディスプレイに組み立てた後、温、湿度変化等があっても表示ムラ等が発生せず、明るい透過型プロジェクションディスプレイを提供できる。

以下本発明の透過型プロジェクションスクリーンの作製法について説明する。
図２は、本発明の透過型プロジェクションスクリーンの製造方法の一例を示す説明図である。

まず、表面に低屈折部２２を形成するための逆三角形状の雌型が形成された型ロール６１上にカーボン顔料を所定量混入し、所定温度に加熱された屈折率Ｎ２からなる樹脂を樹脂フィーダー７１より塗出し、型ロール６１の雌型内に樹脂を埋め込む。さらに、余剰の樹脂をドクターブレード８１にて掻き落とした後、電離放射線を所定量照射して雌型内の低屈折率樹脂を硬化させ、低屈折率樹脂部を形成する。
ここで、雌型内の低屈折率樹脂は後で型ロール６１より離型するため、雌型内にはシリコン等の離型層を形成しておけば好都合である。

次に、雌型内に低屈折率樹脂部が形成された型ロール６１上に拡散剤を所定量混入し、所定温度に加熱された樹脂を樹脂フィーダー７２より塗出し、型ロール６１上に所定厚の拡散剤層を形成する。さらに、供給ロール９１から転写フィルム４１を供給し、押さえロ
ール９４にて転写フィルム４１と拡散剤層を貼り合わせた後、電離放射線を所定量照射して拡散材層を硬化させる。さらに、補助ロール９５にて転写フィルム４１を折り返し、型ロール６１より低屈折率樹脂部及び拡散材層を離型して、拡大図Ａに示すような転写フィルム４１上に拡散層３０と三角形状の低屈折部２２が形成された転写中間材ａを作製する。

次に、ミラーロール６２上に所定温度に加熱された屈折率Ｎ１からなる透明樹脂を樹脂フィーダー７３より塗出し、ミラーロール６２上に所定厚の透明樹脂層を形成し、押さえロール９４にて前記転写中間材ａの拡散層３０と三角形状の低屈折部２２とを透明樹脂層に重ね合わせた後、電離放射線を所定量照射して透明樹脂層を硬化させる。さらに、補助ロール９７にて転写フィルム４１を折り返し、ミラーロール６２より透明樹脂層を剥離して、拡大図Ｂに示すような転写フィルム４１上に拡散層３０と三角形状の低屈折部２２と断面形状が台形状の屈折率Ｎ１からなる複数の単位レンズ２１が形成された転写中間材ｂを作製する。

一方、表面にフレネルレンズを形成するための型が形成された型ロール６４を紫外線硬化型の樹脂溶液５１が満たされたインキパンに浸漬して型ロール６４の型内に樹脂溶液を満たし、ドクターブレード８２にて型ロール６４上の余剰樹脂を掻き落とし、供給ロール９３より供給されたベースシート１１を押さえロール９８にて型ロール６４に密着させ、紫外線を所定量照射した後、補助ロール９９にてベースシート１１を折り返し、型ロール６４よりフレネルレンズ層を離型して、拡大図Ｃに示すようなベースシート１１上にフレネルレンズ層５０を形成する。

なお、ベースシート１１上のフレネルレンズ層５０は、所定温度に加熱された樹脂を樹脂フィーダーより塗出し、ドクターブレードにて余剰の樹脂を掻き落とし、紫外線もしくは電離放射線を照射して形成しても良いし、また、フレネルレンズの雌型ロール、または雌型平板のエンボス成型により形成しても良い。

次に、フレネルレンズ層５０が形成されたベースシート１１上の他方の面に所定温度に加熱された樹脂を樹脂フィーダー７４より接着ロール６５上に塗出し、接着ロール６５にてリバースコートすることにより、ベースシート１１上の他方の面に所定厚の接着層を形成し、転写フィルム４１上に拡散層３０と三角形状の低屈折部２２と断面形状が台形状の屈折率Ｎ１からなる複数の単位レンズ２１が形成された前記転写中間材ｂの単位レンズ２１面と、前記フレネルレンズ層５０が形成されたベースシート１１上の接着層とを併せて、転写ロール６３と併せロール１０１との間に供給し、加圧ロール６６、６７及び６８にて加圧、加熱して、転写フィルム４１上の拡散層３０と三角形状の低屈折部２２と断面形状が台形状の屈折率Ｎ１からなる複数の単位レンズ２１とをベースシート１１上に転写して、補助ロール１０２の出力側で、転写フィルム４１を剥離して巻取りロール９２にて巻取り、拡大図Ｄに示すように、ベースシート１１の一方の面にフレネルレンズ層５０が、ベースシート１１の他方の面に断面形状が台形状の屈折率Ｎ１からなる複数の単位レンズ２１と単位レンズ２１間に屈折率Ｎ２からなる三角形状の低屈折部２２とからなるレンズ層２０と拡散層３０とが形成された一体構造の透過型プロジェクションスクリーン１００を得ることができる。
ここで、転写中間材ｂの拡散層３０と三角形状の低屈折部２２と断面形状が台形状の屈折率Ｎ１からなる複数の単位レンズ２１をベースシート１１上に転写する際、ベースシート１１の他方の面に粘着層を形成して、単位レンズ２１を接着しても良い。また、加圧ロール６６、６７及び６８は、加圧機構の他に、任意の温度に加熱できる加熱機構を備えている。

以下、本発明の具体的実施例について説明する。

まず、低屈折部２２を形成するための逆三角形状の雌型が形成された型ロール６１上にカーボン顔料を透過率が１％となるように混入し、屈折率１．４８のウレタンアクリレート樹脂を樹脂フィーダー７１より塗出し、型ロール６１の雌型内にエポキシアクリレート樹脂を埋め込んだ。さらに、余剰の樹脂をドクターブレード８１にて掻き落とした後、電離放射線を所定量照射して雌型内の低屈折率樹脂を硬化させ低屈折樹脂部を形成した。

次に、雌型内に低屈折率樹脂部が形成された型ロール６１上にアルミナ、シリカ等からなる拡散剤をアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、スチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂のいずれかの樹脂に２％混入し、樹脂フィーダー７２より塗出し、型ロール６１上に約５０μｍ厚の拡散剤層を形成した。さらに、ポリエステルフィルムからなる転写フィルム４１を供給ロール９１から供給し、押さえロール９４にて転写フィルム４１と拡散剤層を貼り合わせた後、電離放射線を所定量照射して拡散材層を硬化させた。さらに、補助ロール９５にて転写フィルム４１を折り返し、低屈折率樹脂部及び拡散材層を型ロール６１より離型して、拡大図Ａに示すような転写フィルム４１上に拡散層３０と三角形状の低屈折部２２が形成された転写中間材ａを作製した。

次に、ミラーロール６２上に所定温度に加熱された屈折率１．５７のエポキシアクリレート樹脂を樹脂フィーダー７３より塗出し、ミラーロール６２上に透明樹脂層を形成し、押さえロール９４にて、前記転写中間材ａ上の拡散層３０と三角形状の低屈折部２２とを透明樹脂層に重ね合わせた後、電離放射線を所定量照射して透明樹脂層を硬化させた。さらに、補助ロール９７にて転写フィルム４１を折り返し、ミラーロール６２より透明樹脂層を剥離して、拡大図Ｂに示すような転写フィルム４１上に拡散層３０と三角形状の低屈折部２２と断面形状が台形状の複数の単位レンズ２１が形成された転写中間材ｂを作製した。

一方、フレネルレンズを形成するための型が形成された型ロール６４を紫外線硬化型の樹脂溶液５１が満たされたインキパンに浸漬して型ロール６４の型内に樹脂溶液を満たし、ドクターブレード８２にて型ロール６４上の余剰樹脂を掻き落とし、供給ロール９３より供給されたベースシート１１を押さえロール９８にて型ロール６４に密着させ、紫外線を所定量照射した後、補助ロール９９にてベースシート１１を折り返し、型ロール６４よりフレネルレンズを離型して、拡大図Ｃに示すようなベースシート１１上にフレネルレンズ層５０を形成した。

次に、フレネルレンズ層５０が形成されたベースシート１１上の他方の面に所定温度に加熱されたアクリル樹脂を樹脂フィーダー７４より接着ロール６５上に塗出し、接着ロール６５にてリバースコートすることにより、ベースシート１１上の他方の面に約２０μｍ厚の接着層を形成して、転写フィルム４１上に拡散層３０と三角形状の低屈折部２２と断面形状が台形状の複数の単位レンズ２１が形成された前記転写中間材ｂの単位レンズ２１面と、前記フレネルレンズ層５０が形成されたベースシート１１上の接着層とを併せて、転写ロール６３と併せロール１０１との間に供給し、加圧ロール６６、６７及び６８にて、加圧、加熱して、転写フィルム４１上の拡散層３０と三角形状の低屈折部２２と断面形状が台形状の複数の単位レンズ２１とをベースシート１１上に転写して、補助ロール１０２の出力側で、転写フィルム４１を剥離して巻取りロール９２にて巻取り、拡大図Ｄに示すように、ベースシート１１の一方の面にフレネルレンズ層５０が、ベースシート１１の他方の面に断面形状が台形状の屈折率Ｎ１からなる複数の単位レンズ２１と単位レンズ２１間に三角形状の低屈折部２２とからなるレンズ層２０と拡散層３０とが形成された一体構造の透過型プロジェクションスクリーン１００を得た。

本発明の透過型プロジェクションスクリーンの一実施例を示す模式構成図である。 本発明の透過型プロジェクションスクリーンの製造方法の一例を示す説明図である。 従来の透過型プロジェクションスクリーンの一例を示す模式構成図である。

符号の説明

１０……拡散層
２０……レンズ層
２１……単位レンズ
２２……低屈折部
３０……拡散層
３１……ベースシート
４１……転写フィルム
５０……フレネルレンズ層
５１……樹脂溶液
６１、６４……型ロール
６２……ミラーロール
６３……転写ロール
６５……接着ロール
６６、６７、６８……加圧ロール
７１、７２、７３、７４……樹脂フィーダー
８１、８２……ドクターブレード
９１、９３……供給ロール
９２……巻取りロール
９４、９６、９８……押さえロール
９５、９７、９９、１０２……補助ロール
１００、２００……プロジェクション透過型スクリーン
１１０……拡散材入りシート
１２０……レンズシート
１２１……単位レンズ
１２２……低屈折部
１３０……ベースシート
１４０……光拡散シート
１５０……フレネルレンズシート

Claims (1)

1. ベースシート（１１）の一方の面にフレネルレンズ層（５０）を形成する工程と、
   基材と前記基材の一方の面に多数の台形状の単位レンズ２１を形成した後、前記台形状の単位レンズ２１同士の間に形成された逆三角形状の雌型内に低屈折率樹脂を埋め込み、前記逆三角形状の雌型内から溢れた余剰の前記低屈折率樹脂を掻き落とした後、電離放射線を照射し、前記低屈折率樹脂を硬化させる工程と、
   前記ベースシート（１１）の他方の面と、前記基材の前記台形形状の単位レンズが形成された面の反対面とを接着層を介してラミネートする工程と、
   前記基材層の前記台形状の単位レンズ２１を形成した面の反対側の面に、転写フィルム４１の一方の面に２％の拡散剤を含んだ拡散層（３０）を塗工した塗工面を転写し、前記転写フィルム４１側から電離放射線を照射して前記拡散層（３０）を硬化させた後、前記転写フィルム４１を剥離する工程と、
   を少なくとも備えることを特徴とするロールツーロール方式による透過型プロジェクションスクリーンの製造方法。

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