JP4676190B2 - 光拡散シート及び透過型スクリーン - Google Patents

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Description

本発明は、映像光を透過する透過型スクリーンに用いられる光拡散シート及びその光拡散シートを有する透過型スクリーンに関し、更に詳しくは、光沢感があり、コントラストの良い光拡散シート及びその光拡散シートを有する透過型スクリーンに関するものである。
背面投射型表示装置であるプロジェクションテレビジョンは、光源と、その光源から発せられた映像光を拡大投影する透過型スクリーンとを少なくとも備えている。透過型スクリーンは、一般に、光源から投射される映像光を観察者側へ平行光又は略平行光（以下、略平行光という。）に偏向させるためのフレネルレンズシートと、その略平行光を拡散させて画像の視野角を広くするための光拡散シートとを有している。光拡散シートについては、入射した略平行光をレンチキュラーレンズの屈折作用により水平方向に拡散させるレンチキュラーレンズシート（例えば特許文献１及び２を参照）や、入射した略平行光を全反射面のライトガイド機能により水平方向に拡散させる光拡散シート等が知られている（例えば特許文献３を参照）。
こうした透過型スクリーンでは、観察者側からみたスクリーン表面への外光の写り込みを低減するために、スクリーン表面に低反射層を形成したり、スクリーン表面に微細な凹凸形状を施すこと（すなわち、マット加工を施すこと）が検討されている。また、光源としては、従来より三原色が別々の管から投射される３管方式のＣＲＴ光源が一般的に用いられているが、近年、より高精細映像への要求に対応するため、ＬＣＤやＤＬＰ等を用いた単管方式の光源も使用されてきている。
特許第３５０７０８２号公報（第３図） 特開２００４−４７３２９号公報（図１） 特開２００４−４１４８号公報（図１、図１１）
近年の高精細映像への要求に対応するために、光源としてＬＣＤやＤＬＰ等を用いた場合、従来の透過型スクリーンのようにその表面に低反射層を形成したり微細な凹凸形状を施したものでは、スクリーン表面が目の細かい網で覆われたように見えて映像劣化が確認されるという問題があった。また、コントラストが低く、特に強い外光の下では画像が白っぽく感じられ、映像のシャープ感が不足するという難点もあった。
従来の透過型スクリーンにおいては、こうした問題に対し、光拡散シート表面の微小凹凸の表面粗さＲａについて特定したものがあるが、表面粗さが同じものであっても上記問題を解決することができる場合とできない場合とがあり、表面粗さのみでは光沢感やコントラスト等の問題が十分に解決できないことがわかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、光沢感があり、コントラストの良い光拡散シートを提供すること、及びその光拡散シートを有する透過型スクリーンを提供することにある。
本発明者は、上記課題について様々な視点からの検討を重ねた結果、同じ表面粗さを有する透過型スクリーンであっても、表面の凹凸ピッチが異なることでスクリーンの外観が大きく異なることを見出した。すなわち、本発明の光拡散シートは、透過型スクリーン用の光拡散シートであって、当該光拡散シートの両面のうち観察者側になる面は、当該面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であることを特徴とする。
この発明によれば、観察者側となる面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が上記のようになる光拡散シートは、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。
上記本発明の光拡散シートは、前記観察者側になる面の算術平均高さＲａが０．５０μｍ以下であることを特徴とする。この発明の光拡散シートは、外光の写り込みが抑制されるという効果を有している。
上記本発明の光拡散シートは、観察者側に透明層を有するものであり、前記粗さ曲線データは該透明層の表面粗さを測定して得られたものであることを特徴とする。この発明によれば、観察者側に透明層を有する場合においても、前記の粗さ曲線データはその透明層の表面粗さを測定して得られたものであるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。
上記本発明の光拡散シートは、前記観察者側になる面を含む層及びその層に接する層の少なくとも一方に、光拡散剤が含まれていることを特徴とする。この場合において、前記観察者側になる面の表面粗さが、前記光拡散剤が含まれることによって形成されたものであることが好ましい。
上記本発明の光拡散シートは、前記観察者側になる面を含む支持部材と、該支持部材の他の一方の面に設けられた光拡散部材とを含むものであることを特徴とする。この光拡散シートにおいて、前記光拡散部材は、(i)ストライプ状の光透過部と遮光パターンとが前記支持部材との貼り合わせ面に交互に形成されており、当該光拡散部材の法線方向から入光する略平行光を前記光透過部の近傍に集光させるための単位レンズが前記貼り合わせ面の反対側の面に形成されている態様であってもよいし、(ii)第１斜面と第２斜面とからなる略Ｖ字形状の光吸収部が前記支持部材との貼り合わせ面から対向する他の面に向かって先細るように形成されており、該光吸収部以外の部分が該光吸収部よりも高い屈折率を有し、該第１斜面と該第２斜面とが前記他の面から入光する略平行光を全反射させるライトガイド部をなした態様であってもよい。
上記目的を達成する本発明の透過型スクリーンは、上記本発明の光拡散シートを備えたことを特徴とする。この発明の透過型スクリーンは、観察者側となる面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下である光拡散シートを備えるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。
以上説明したように、本発明の光拡散シート及び透過型スクリーンによれば、観察者側となる面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が上記のようになるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。背面投射型表示装置がこうした光拡散シートを備えることにより、外光の写り込みが少なく、光沢感があり、コントラストの良い状態でスクリーンに投射された画像を鑑賞することができる。
以下、本発明の光拡散シート及び透過型スクリーンについて図面を参照しつつ説明する。なお、特に断りのない限り、以下の各図で断面図を表すときは、光拡散シートを透過型スクリーン用の構成部材として装着した態様の厚さ方向の横断面で表している。また、図１（Ａ）、図４（Ａ）、図５〜図８において、支持部材表面の粗さ形態と、その支持部材中又は透明層中に含まれる光拡散剤の形態については、実寸とは異なるスケールで特に誇張して表している。
本発明の光拡散シートは、シート両面のうちで観察者側になる面が、その面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であることに特徴を有している。以下、こうした特徴的な面を観察者側に有する光拡散シートの各形態について説明する。
（第１実施形態の光拡散シート）
図１は、本発明の光拡散シートの第１実施形態を示す模式断面図である。第１実施形態に係る光拡散シート１１は、図１（Ａ）に示すように、観察者側になる面１２を含む支持部材１４と、その支持部材１４の他の一方の面１３（すなわち、光源側になる面）に設けられた光拡散部材１５とを含んでいる。
支持部材１４は、光透過性を有すると共に、厚さが比較的薄い光拡散部材１５のたわみや変形を防ぐように作用する。この支持部材１４は、光透過性の透明又は半透明のシート状部材であり、ディスプレイ等の光透過性を有する光学シートに用いられる樹脂材料、又はガラス基板で形成されている。光透過性を有する材料としては、例えば、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等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。材料の選定にあたっては、光透過性と剛性とを考慮する他に、表面耐擦傷性や耐候性を考慮して選択することが望ましい。支持部材１４は、上述した樹脂材料を例えば押出成形機等で押出成形することにより形成される。支持部材１４の厚さは、光透過性及び剛性を考慮して適宜設定されるが、通常１ｍｍ〜５ｍｍの範囲である。
本発明の特徴は、光拡散シート１１の両面１２，２０のうちで観察者側になる面１２が、その面１２の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下になっていることにある。
本発明においては、表面粗さを、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１（ＩＳＯ４２８２−１９９７準拠）に従って触針式表面粗さ測定装置で測定し、得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換を行った。
離散フーリエ変換は、下記の公知の離散フーリエ変換の公式により行った。すなわち、周期Ｔｓ（サンプリング周期）でサンプリングされたＮ個のデータ系列が、下記式１のように与えられたとき、複素フーリエ級数、Ｘ(i)(i=0,1,2,…,N-1）は、下記式２により計算される。
Figure 0004676190
Figure 0004676190
逆に、複素フーリエ級数Ｘ(i)が与えられたとき、元のデータ系列ｘ(n)(n=0,1,2,…,N-1)は、下記式３により計算される。
Figure 0004676190
複素フーリエ級数Ｘ(i)からは、下記式４及び式５によりフーリエスペクトル｜Ｘ(i)｜(i=0,1,2,…,N-1）が計算される。但し、フーリエスペクトルのうち独立の成分は約半数であり、直流成分を含めて周波数がｉ／（Ｎ・Ｔｓ）(i=0,1,2,…,N/2）である成分のみである。ここでの周波数というのは、｜ｘ(i)｜においてｉ／測定長（データサンプリング長さ）を指している。
Figure 0004676190
Figure 0004676190
本発明は、上記の離散フーリエ変換の公式により、得られた粗さ曲線のデータ（離散的な数列）をｘ(n)(n=0,1,2,…,N-1)とすると、この数列を上記式４及び式５で変換する。この変換の意味するところは、粗さデータにsin関数及びcos関数を掛け合わせ、とった絶対値のデータの並びが変換後の数列になることを表している。
図２は、光拡散シートを表面粗さ測定して得られた粗さ曲線データの模式図である。図２において、縦軸のｘ(n)は、表面粗さ測定して得られたｎ番目のポイントにおける高さ方向の距離を表している。図３は、得られた粗さ曲線のデータを離散フーリエ変換した後のグラフの模式図である。図３において、横軸のｉは「サンプリング範囲における凹凸の数」を表している。このｉの周波数への換算は、ｉをサンプリング長さで除すことにより行われ、［周波数（ｍｍ−１）］＝［ｉ／サンプリング長さ（ｍｍ）］で表される。一方、縦軸の｜Ｘ(i)｜／Ｎは「フーリエ変換後の強度（｜Ｘ(i)｜）／データ数（Ｎ）」（単位：μｍ）であり、凹凸の大きさを表している。したがって、(1)周波数の小さい領域における強度／データ数の値が小さいときは、ピッチの大きな凹凸があまり存在しないことを示しており、(2)周波数の小さい領域における強度／データ数の値が大きいときは、ピッチの大きな凹凸が多く存在することを示しており、(3)周波数の大きい領域における強度／データ数の値が小さいときは、ピッチの小さな凹凸があまり存在しないことを示しており、(4)周波数の大きい領域における強度／データ数の値が大きいときは、ピッチの大きな凹凸が多く存在することを示している。
上述したように、本発明の光拡散シート１１は、観察者側になる面１２の任意の各部の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であるので、少なくとも周波数の大きい領域において、強度／データ数の値が小さい。そのため、ピッチの小さな微細凹凸があまり存在しないことを示している。こうした表面を有する本発明の光拡散シート１１は、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。本発明においては、上記の強度／データ数の値が周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であるので、観察者側になる面１２の算術平均高さＲａの大小にあまり影響されず、特に光拡散シートとして現実的な算術平均高さＲａの範囲内（０μｍ≦Ｒａ≦１μｍ）であれば、得られた光拡散シートは光沢感を有し且つコントラストが良いものとなる。
上記の値、すなわち得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値は、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であれば本発明の効果を発揮することができ、例えば０（ゼロ）であってもよい。
なお、背景技術の欄で説明した各特許文献等の先行技術においては、表面粗さの一指標である算術平均高さＲａを所定の範囲に特定して透過型スクリーンのコントラストの向上を図っているが、この算術平均高さＲａは、文字通り表面の凹凸高さのみを特定したものであり、その凹凸の周期（周波数の逆数）については全く考慮されないパラメータである。そのため、同じ値の算術平均高さＲａであっても、凹凸の周期によっては観察者から見たときの透過型スクリーンの外観が全く異なっている。すなわち、観察者側の面における凹凸の周期について概略すると、周期の小さい凹凸があまり存在せず且つ周期の大きい凹凸が存在する光拡散シートは、スクリーンの外観がフラット（グレア）に近づいて光沢感が上昇する。この態様において、図１（Ａ）に示すように、支持部材１４の観察者側の反対面１３（入光側の面）に、遮光パターン１７を有するレンチキュラーレンズシート（光拡散部材１５）を貼り合わせると、黒味が引き締まった外観となる。一方、周期の小さい凹凸が存在する光拡散シートは、目の細かいマット状の外観となり、光沢感がなくなって艶消し状の外観となる。
光拡散部材１５は、光透過性の透明又は半透明のシート状部材からなる構成部材であり、図１（Ａ）に示すように、ストライプ状の光透過部１６と遮光パターン（以下、ＢＳパターン１７という。）が、支持部材１４との貼り合わせ面１９に交互に形成されており、その光拡散部材１５の法線方向から入光する略平行光を光透過部１６の近傍に集光させるための単位レンズ１８が、貼り合わせ面１９の反対側の面２０に形成されている。
光拡散部材１５は、図１（Ｂ）に示すように、光透過部１６がストライプ状のＢＳパターン１７で区画形成されたレンチキュラーレンズシートである。また、単位レンズ１８は、光源からの入射光を光透過部１６の近傍で集光させる、いわゆるレンチキュラーレンズであり、通常、入射光側の表面が凸状の曲面を有した縦長に延びるシリンドリカルレンズである。光拡散部材１５の入射光側は、縦長に延びる単位レンズ１８がその縦長に延びる方向Ｙと直交する方向（例えば幅方向Ｘ）に並列した態様となっている。
光拡散部材１５は、ディスプレイ等の光透過性を有する光学シートに用いられる樹脂材料で形成されている。そうした樹脂材料としては、例えば、熱可塑性樹脂等を挙げることができ、電子ビーム（ＥＢ）等の電子線や紫外線（ＵＶ）等の電磁波を透過させる熱可塑性樹脂等を好ましく挙げることができる。その中でも特に、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、及び、メタクリル樹脂とスチレン樹脂との共重合体樹脂（ＭＳ樹脂）が多く用いられる。
また、光拡散部材１５は、１層構造であっても２層構造であっても構わない。その厚さは、単位レンズ１８のレンズピッチ、焦点距離、及び所望の視野角範囲によって適宜設定される。
ＢＳパターン１７は、光拡散部材１５の支持部材１４側の面である平坦面上であって、単位レンズ１８側から入射した入射光の光路とならない領域に形成されたストライプ状の遮光膜である。このＢＳパターン１７は、レンチキュラーレンズシートの出光面側からの外光を遮断又は吸収してレンチキュラーレンズシート面に結像した画像のコントラストを向上させる作用を有している。ＢＳパターン１７は、従来公知の各種の方法で形成でき、その幅や厚さは任意に設定される。
光透過部１６は、ＢＳパターン１７が形成された側の面のＢＳパターン間に位置する部分であり、単位レンズ１８それぞれに対応してストライプ状に形成されている。すなわち、光透過部１６は、対応する単位レンズ１８の光軸を含み、光拡散部材１５の略法線方向からの略平行光を単位レンズ側から入射させたとき、その略平行光の光路となる領域に対応して形成されている。そして、外観的には、ＢＳパターン１７と光透過部１６とが水平方向に交互に配列された態様となっている。
なお、上記の支持部材１４と光拡散部材１５とは、例えば接着剤３３等で貼り合わされている。
以上説明した、図１に示す第１実施形態に係る光拡散シート１１は、観察者側となる面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。
（第２実施形態の光拡散シート）
図４は、本発明の光拡散シートの第２実施形態を示す模式断面図である。この第２実施形態に係る光拡散シート２１は、図４（Ａ）に示すように、上述した第１実施形態に係る光拡散シート１１を構成する光拡散部材１５に代えて、ライトガイド機能を有する光拡散部材２２を設けた態様である。
この光拡散部材２２は、図４（Ｂ）に示すように、第１斜面２３と第２斜面２４とからなる略Ｖ字形状の光吸収部２５が、支持部材１４との貼り合わせ面１９から対向する他の面２０に向かって先細るように形成されている。光吸収部２５以外の部分２６は光吸収部２５よりも高い屈折率を有し、第１斜面２３と第２斜面２４とが、前記の他の面２０から入光する略平行光を全反射させるライトガイド部をなしている。こうした光拡散部材２２は、例えば前記の特許文献３（特願２００４−４１４８）等に記載されているものを適用することができる。
この光拡散部材２２は、加熱プレス法、熱重合法、放射線硬化法等の周知の方法により、成形型からの複製で略Ｖ字形状の溝を有するように形成し、その略Ｖ字形状の溝に光吸収性粒子を含む樹脂材料をワイピング等の方法で充填して形成できる。光拡散部材２２を形成する材料は、上述した第１実施形態での光拡散部材１５と同様の材料を挙げることができ、特に放射線硬化型樹脂であることが好ましい。放射線硬化型樹脂としては、当該分野で一般的に使用されているものから選ぶことができ、例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等が好適に用いられる。また、光拡散部材２２は２層構造であってもよく、その場合には、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム等の透明なフィルム又はシート上に、上記の放射線硬化型樹脂で略Ｖ字形状の溝を形成し、その溝中に光吸収性粒子を含む樹脂材料を充填等して形成できる。
略Ｖ字形状の光吸収部２５は、黒色や灰色等の無彩色であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する樹脂材料を使用してもよい。光吸収部２５に含有される光吸収性粒子としては、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩の他、着色した有機微粒子、着色したガラスビーズ等が挙げられ、また、着色染料としては、アシドレッド等のキサンテン系有機染料、カルボン酸ネオジム等の有機酸ネオジム等が挙げられる。
以上説明した、図４に示す第２実施形態に係る光拡散シート２１は、第１実施形態の光拡散シート１１と同様に、観察者側となる面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。
（第３実施形態の光拡散シート）
図５は、本発明の光拡散シートの第３実施形態を示す模式断面図である。この第３実施形態に係る光拡散シート３１は、上述した第１又は第２実施形態に係る光拡散シート１１，２１において、観察者側に透明層３２を有し、その透明層の表面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下となっている。透明層３２の表面粗さの測定や離散フーリエ変換等については、上記第１又は第２実施形態の光拡散シートの場合と同じである。
透明層３２は、特に放射線硬化型樹脂を塗布等することにより形成されることが好ましい。放射線硬化型樹脂としては、当該分野で一般的に使用されている光透過性の透明層を形成できる材料の中から選ぶことができ、例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等が好適に用いられる。この透明層３２の厚さは、通常５〜２０μｍであることが好ましい。
なお、この透明層３２は、各種の機能を有する層であってもよく、例えば、反射防止層、ハードコート層、帯電防止層、防眩層、汚染防止層、偏光フィルタ層、及び電磁波シールド層を挙げることができる。
この第３実施形態に係る光拡散シート３１は、第１又は第２実施形態の光拡散シート１１，２１と同様に、観察者側となる透明層３２の表面１２の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。
（第４実施形態の光拡散シート）
図６は、本発明の光拡散シートの第４実施形態を示す模式断面図である。この第４実施形態に係る光拡散シート４１は、上述した第１又は第２実施形態に係る光拡散シート１１，２１において、支持部材１４に光拡散剤４２が含まれていることに特徴がある。観察者側になる面１２の表面粗さの測定や離散フーリエ変換等については、上記第１又は第２実施形態の光拡散シートの場合と同じである。
光拡散剤４２は、光拡散部材１５が例えば水平方向の視野角を制御するものである場合に、垂直方向の視野角を制御する役割を担うものである。光拡散剤４２としては、一般的に光学シートに用いられる光拡散剤であればよく、例えば、スチレン樹脂微粒子、シリコーン樹脂微粒子、アクリル樹脂微粒子、ＭＳ樹脂（メタクリル−スチレン共重合樹脂）微粒子等の有機系微粒子や、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、ガラスビーズ等の無機系微粒子等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を樹脂中に含有させることができる。
光拡散剤４２は、その屈折率と支持部材１４の構成樹脂の屈折率との差が０．１以内であることが好ましく、０．０３以内であることがより好ましい。光拡散剤４２と支持部材１４の構成樹脂との屈折率差をこの範囲内とすることにより、コントラストが損なわれない。そうした範囲内になるように光拡散剤４２と支持部材１４の構成樹脂とが選定されるが、その一例としては、支持部材１４の構成樹脂としてのＭＳ樹脂（メタクリル−スチレン共重合樹脂、屈折率：１．５１）と光拡散剤８としてのアクリル樹脂（屈折率：１．４９）との組み合わせを挙げることができる。
光拡散剤４２の形状は特に限定されないが、通常は球状又は略球状のものが入手のし易さの点で有利である。光拡散剤４２の平均粒径としては、５〜３０μｍの範囲内のものが好ましく用いられる。
この第４実施形態に係る光拡散シート４１は、第１又は第２実施形態の光拡散シート１１，２１と同様に、観察者側となる面１２の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。
（第５及び第６実施形態の光拡散シート）
図７は、本発明の光拡散シートの第５実施形態を示す模式断面図であり、図８は、本発明の光拡散シートの第６実施形態を示す模式断面図である。
第５及び第６実施形態に係る光拡散シート５１，６１は、上述した第１又は第２実施形態に係る光拡散シート１１，２１において、少なくとも観察者側になる面１２及びその近傍に光拡散剤４２が含まれている。なお、第５実施形態の光拡散シート５１は、支持部材１４が１層の樹脂層６２で形成されている態様であり、第６実施形態の光拡散シート６１は、支持部材１４が２層の樹脂層６３，６４で形成されている態様である。
これらの光拡散シート５１，６１は、最も観察者側になる面を含む層及びその層に接する層の少なくとも一方に、光拡散剤４２が含まれていればよく、必ずしも光拡散部材５１の全てに光拡散剤４２が含まれていなくても構わない。そして、これらの態様の光拡散シートは、観察者側になる面１２の表面粗さが、光拡散剤４２が含まれることによって形成されたものであることが好ましい。すなわち、本発明の特徴を満たす表面粗さは、観察者側になる面を含む層及びその層に接する層の少なくとも一方に含まれる光拡散剤４２に因ってもたらされる。従って、表面の少なくとも凸部には光拡散剤４２である微粒子が存在している。
なお、観察者側になる面１２の表面粗さの測定や離散フーリエ変換等については、上記第１又は第２実施形態の光拡散シートの場合と同じである。
この第５及び第６実施形態に係る光拡散シート５１，６１は、第１又は第２実施形態の光拡散シート１１，２１と同様に、観察者側となる面１２の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。
（光拡散シートの製造方法）
上述した本発明の光拡散シートは、各種の方法で製造することができる。例えば、支持部材１４を形成するための樹脂材料を、押出成形、射出成形、プレス成形等の方法により製造できる。そのとき、観察者側となる面１２の表面粗さが上述した本発明の特徴を有するように、その樹脂材料中に所定の粒径の光拡散剤を所定量含有させることにより製造したり、また、例えば押出ロールの表面、射出成形型の表面又はプレス成形型の表面を本発明に係る所望の表面粗さとなるように形成して賦形型とし、その賦形型で樹脂材料を押出成形、射出成形又はプレス成形することにより製造できる。特に後者のように、賦形型の表面を本発明に係る所望の表面粗さとなるように形成する場合においては、金型ロールにサンドブラスト処理、研磨処理、クロムめっき処理を施す等の方法により、支持部材１４の表面粗さを制御できる。したがって、制御された賦形型の表面は、その表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下となっている。
こうして得られた支持部材１４は、別途作製された光拡散部材１５，２２と接着剤３３により貼り合わされる。接着剤３３としては、紫外線硬化型樹脂、粘着樹脂等、光学シート接着用の一般的な接着剤が用いられる。
（透過型スクリーン及び背面投射型表示装置）
図９は、本発明の透過型スクリーン９１の例を示す説明図であり、（Ａ）はフレネル中心をシート面内に有する屈折型のフレネルレンズシート９３’を備えた透過型スクリーン９１’の例であり、（Ｂ）はフレネル中心をシート面外に有する全反射型のフレネルレンズシート９３”を備えた透過型スクリーン９１”の例である。本発明の透過型スクリーン９１（９１’，９１”）は、本発明の光拡散シート９２と、フレネルレンズシート９３（９３’，９３”）とを有している。光拡散シート９２ついては、上述した本発明に係る第１〜第６実施形態の光拡散シートを適用することができる。
透過型スクリーン９１（９１’，９１”）は、光拡散シート９２の映像光源側にフレネルレンズシート９３を備えている。フレネルレンズシート９３（９３’，９３”）は、映像光源から投射される映像光を観察者側に配置された光拡散シート９２へ略平行光に屈折させるレンズシートである。フレネルレンズシート９３（９３’，９３”）としては、そうした機能を有するフレネルレンズシートであればよく、例えば、図１０（Ａ）の背面投射型表示装置１０１’に好ましく設けられるようなフレネル中心をシート面内に有する屈折型のフレネルレンズシート９３’（図９（Ａ）を参照）であっても、図１０の背面投射型表示装置１０１”に好ましく設けられるようなフレネル中心をシート面外に有する全反射フレネルレンズシート９３”（図９（Ｂ）を参照）であってもよい。なお、全反射フレネルレンズシート９３”は、屈折面から入った映像光を全反射させる全反射面を備えたフレネルレンズ９４で構成されている。また、全反射フレネルレンズを一部に有するフレネルレンズシートであってもよい。
光拡散シート９２は、上述した第１〜第６実施形態の光拡散シートを適用でき、フレネルレンズシート９３から入射した略平行光を拡散させて画像の視野角を広くする。なお、図９（Ａ）（Ｂ）に示す光拡散シート９２は、光拡散部材として第２実施形態で説明したライトガイド機能を有する光拡散部材２２で構成した例を示しており、観察者側から、支持部材１４、接着剤９５、光拡散部材２２の順で構成されている。
このような透過型スクリーン９１を使用することにより、映像光源からの映像光を所定の角度範囲に拡散させることができるので、透過型スクリーン９１の正面から水平方向（左右方向）にずれた位置で観察しても、良好な映像を観察することができる。
本発明の透過型スクリーン９１は、観察者側となる面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下の光拡散シートを備えるので、光沢感を有し、コントラストが良いという効果を備えている。その結果、光源としてＬＣＤやＤＬＰ等の単光源を用いた背面投射型表示装置の透過型スクリーンとして好ましく用いることができ、光沢感を有し、コントラストのよい透過型スクリーンとすることができる。
図１０は、本発明の透過型スクリーンを備えた背面投射型表示装置１０１（１０１’，１０１”）の一例を示す構成図であり、（Ａ）はフレネル中心をシート面内に有する屈折型のフレネルレンズシート９３’を備えた透過型スクリーン９１’を使用した例であり、（Ｂ）はフレネル中心をシート面外に有する全反射型のフレネルレンズシート９３”を備えた透過型スクリーン９１”を使用した例である。
背面投射型表示装置１０１（１０１’，１０１”）は、本発明の透過型スクリーン９１（９１’，９１”）を備えたものである。この背面投射型表示装置１０１は、比較的薄型の筐体１０６の底部に映像光源１０２が配置され、筐体１０６の後部壁内面に近接して、画面の垂直方向と平行にミラー１０５が配置されている。透過型スクリーン９１は、筐体１０６の前面側の窓部に装着されている。
映像光源１０２から出射した映像光１０３は、ミラー１０５で透過型スクリーン９１側に反射され、透過型スクリーン９１に入射した後、前述したフレネルレンズシートで略平行光に偏向され、さらに光拡散シートで所望の拡散光１０４に偏向されて、透過型スクリーン９１から観察者側に向かって出射する。
以下、本発明を実施例と比較例により更に詳細に説明する。
（実施例１）
支持部材と光拡散部材とを貼り合わせてなる透過型スクリーン用の光拡散シートを作製した。支持部材は、ＭＳ（メタクリル−スチレン）樹脂からなる樹脂材料を押出成形法により成形した。この支持部材は、ＭＳ系樹脂からなる粒径が約１０〜２０μｍの光拡散剤を約１〜２重量％含む成形樹脂を用いて作製した。さらに、作製された支持部材の一方の面に、アクリル系架橋粒子からなる光拡散剤（粒径：約１０〜２０μｍ）を約１０重量％含有する帯電防止タイプのアクリル系樹脂で、厚さが約１０μｍのハードコート層を塗布形成し、厚さ２ｍｍの支持部材を作製した。こうして得られた支持部材１４のハードコート層表面は、表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下となった。
光拡散部材１５は、レンズピッチが１５０μｍ、レンズピッチ方向で表されるレンズ横半径が８０μｍ、シリンドリカルレンズの凸方向で表されるレンズ縦半径が４０μｍの略半楕円状からなるレンチキュラーレンズの賦形型を準備し、その賦形型に紫外線硬化型樹脂を塗布し、その上から厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを貼り合わせた後に紫外線照射によりその紫外線硬化型樹脂を硬化させて作製した。光拡散部材のレンチキュラーレンズ側の反対面に光透過部とＢＳパターンをストライプ状に形成した。光透過部は幅１００μｍとし、ＢＳパターンは幅５０μｍとし、両者のピッチは上記レンズピッチと同じ１５０μｍとした。
作製した支持部材と光拡散部材とを貼り合わせて実施例１の光拡散シートを作製した。貼り合わせのための接着剤には、紫外線硬化型のアクリル系接着剤を用い、支持部材の表面粗さを調整していない側の面と、光拡散部材のＢＳパターンが形成された側の面とを貼り合わせた。
（実施例２）
実施例２の光拡散シートは、光拡散部材として以下に示すものを用いた他は、上記の実施例１と同様の方法で作製した。
実施例２で用いた光拡散部材は、図４に示すタイプの光拡散部材２２であり、溝ピッチが７０μｍ、貼り合わせ面１９から貼り合わせ面の反対面２０までの高さが約１５０μｍからなる光拡散部材の賦形型を準備し、その賦形型に紫外線硬化型樹脂を塗布し、その上から厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを貼り合わせた後に紫外線照射によりその紫外線硬化型樹脂を硬化させた。硬化したものを剥がした後、形成された略Ｖ字形状の溝部に光吸収性粒子（カーボン添加したウレタンフィラー、粒径約３〜１０μｍ）を約２０重量％含有する樹脂材料を充填することにより、光拡散部材２２を作製した。このとき、光透過部の幅を３０μｍとし、出光面側から見た溝部の幅を４０μｍとし、両者のピッチを上記レンズピッチと同じ７０μｍとした。
（実施例３）
支持部材を以下の要領で作製した以外は実施例１と同様にして、実施例３の光拡散シートを作製した。
支持部材は、ＭＳ（メタクリル−スチレン）樹脂からなる樹脂材料を押出成形法により成形した。この支持部材は、ＭＳ系樹脂からなる粒径が約１０〜２０μｍの範囲内の光拡散剤を複数種混合して合計の光拡散剤の含有量が約１〜２重量％となる成形樹脂を用いて作製した。さらに、作製された支持部材の表面に光拡散剤（種類：シリカフィラー、粒径：約２〜１０μｍ）を約１０重量％含有する紫外線硬化型樹脂を塗工、硬化させ、厚さ約２ｍｍの支持部材を作製した。こうして得られた支持部材１４の表面は、表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下となった。
（比較例１）
支持部材を以下の要領で作製した以外は実施例１と同様にして、比較例１の光拡散シートを作製した。
支持部材は、ＭＳ（メタクリル−スチレン）樹脂からなる樹脂材料を押出成形法により成形した。この支持部材は、ＭＳ系樹脂からなる粒径約１０〜２０μｍの範囲内の光拡散剤を複数種混合して合計の光拡散剤の含有量が約１〜２重量％となる成形樹脂を用いて作製した。さらに、作製された支持部材の一方の面に紫外線硬化させたフィルムを貼り合わせ、厚さ約２ｍｍの支持部材を作製した。ここで用いたフィルムは、＃３２０サンドブラスト処理した金型に紫外線硬化型樹脂を塗工した後、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを載せて作製したものである。得られた支持部材の表面は、表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍを超えた。
（比較例２）
支持部材を以下の要領で作製した以外は実施例１と同様にして、比較例２の光拡散シートを作製した。
支持部材は、ＭＳ（メタクリル−スチレン）樹脂からなる樹脂材料を押出成形法により成形した。この支持部材は、ＭＳ系樹脂からなる粒径約１０〜２０μｍの範囲内の光拡散剤を複数種混合して合計の光拡散剤の含有量が約１〜２重量％となる成形樹脂を用いて作製した。さらに、作製された支持部材の一方の面に紫外線硬化させたフィルムを貼り合わせ、厚さ約２ｍｍの支持部材を作製した。ここで用いたフィルムは、＃１００ガラスビーズブラスト処理した金型に紫外線硬化型樹脂を塗工した後、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを載せて作製したものである。得られた支持部材の表面は、表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍを超えた。
（測定及び結果）
実施例１〜３及び比較例１、２の光拡散シートについて、観察者側になる面の表面粗さを測定した。図１１は、実施例１〜３及び比較例１、２の光拡散シート４種の粗さ曲線（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１、ＩＳＯ４２８７−１９９７準拠）である。測定には触針式表面粗さ形状測定機（東京精密株式会社製、サーフコム１３０Ａ）を用い、測定速度０．３ｍｍ／ｍｉｎ、カットオフ０．２５ｍｍ、測定長さ１０ｍｍ、測定データ数３１２０７ポイント（このうち２０００ポイントを離散フーリエ変換に使用）で測定した。また、同時に得られた算術平均高さＲａについても測定し、表１に示した。
図１２は、図１１に示した粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除したときの結果である。離散フーリエ変換は、データ数２０００での上記の式４及び式５を用いて計算した結果である。
次に、実施例１〜３及び比較例１、２の光拡散シートそれぞれについて、フレネルレンズシートと組み合わせた透過型スクリーンを構成した（図９（Ａ）を参照）。フレネルレンズシートは、ポリエステル樹脂フィルム上にエポキシアクリレート系の紫外線硬化型樹脂からなるフレネルレンズが形成された態様のものを準備した。こうして構成された透過型スクリーンを図１０（Ａ）に示す態様の背面投射型表示装置に装着した。投射レンズの瞳径が３３ｍｍであるＬＣＤ光源を用い、投射距離が７５０ｍｍ、入射面照度が１２０Ｌｘ（ルクス）である５０インチ背面投射型のプロジェクションテレビジョンを用いて、透過型スクリーン表面の光沢感、コントラスト、外光の写り込みについて、官能評価（目視）を行った。
光沢感については、目視により評価し、落ちついた品位の光沢感であるものを○とし、光沢感の無いものを×として評価した。光沢度については、ＪＩＳ−Ｚ−８７４１に基づく測定により評価した。なお、ここで、Ｇｓ(６０°）は、６０°入射光が屈折率１．５６７のガラス表面で反射した場合の強度を１としたときの反射光の強度割合であり、そのときの反射光の強度割合測定（％）での結果で評価した。コントラストについては、目視により評価し、テレビでの使用に適切な外観上の黒さレベルにあるものを○とし、そうでないものを×として評価した。外光の写り込みについては、目視により評価し、テレビでの使用を想定した場合の外光の映り込みについて最も適したものを◎とし、適したものを○として評価した。総合評価は、総合的な評価結果を本発明の光拡散シートを備えた透過型スクリーンをテレビでの使用の観点から総合的に評価したものであり、使用に値するものを○とし、使用に値しないものを×として評価した。その結果を表１に示した。
Figure 0004676190
以上の結果から明らかなように、実施例１〜３及び比較例１、２の光拡散シートを備えた透過型スクリーンの外観を評価したところ、実施例１〜３の光拡散シートを備えた透過型スクリーンは、光沢度が高く、外光の映り込みも弱かった。また、実施例１〜３の光拡散シートは、表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であった。なお、実施例１と実施例２は、光拡散シートは同じであるので、表１に示す結果は実質的に同等となっている。
一方、比較例１及び２の光拡散シートを備えた透過型スクリーンは外光の映り込みは殆ど無かったが、表面粗さが実施例１〜３の光拡散シートの表面粗さの範囲内になるにもかかわらず、光沢感がなく、コントラストも悪かった。また、比較例１及び２の光拡散シートは、表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍを超える部分が存在した。
この結果から、実施例１〜３の光拡散シートを備えた透過型スクリーンのように、透過型スクリーンの表面に光沢感のある方が、外観の映り込みは若干あるもののコントラストに優れていた。一方、比較例１，２の光拡散シートを備えた透過型スクリーンのように、透過型スクリーンの表面につや消し感のある方が、「白ちゃけた」外観となりコントラストが低下した。これらは、凹凸の算術平均高さＲａにはあまり影響されないことがわかった。
得られた透過型スクリーンの観察者側となる面の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下の範囲である場合は、微細な凹凸が少なく、過度な光の乱反射が抑えられ光沢感の向上が図られることがわかった。
（Ａ）は本発明の光拡散シートの第１実施形態を示す模式断面図であり、（Ｂ）は光拡散部材の一例を示す模式斜視図である。 光拡散シートを表面粗さ測定して得られた粗さ曲線データの模式図である。 得られた粗さ曲線のデータを離散フーリエ変換した後のグラフの模式図である。 （Ａ）は本発明の光拡散シートの第２実施形態を示す模式断面図であり、（Ｂ）は光拡散部材の一例を示す模式斜視図である。 本発明の光拡散シートの第３実施形態を示す模式断面図である。 本発明の光拡散シートの第４実施形態を示す模式断面図である。 本発明の光拡散シートの第５実施形態を示す模式断面図である。 本発明の光拡散シートの第６実施形態を示す模式断面図である。 本発明の透過型スクリーン９１の例を示す説明図であり、（Ａ）はフレネル中心をシート面内に有する屈折型のフレネルレンズシートを備えたものの例であり、（Ｂ）はフレネル中心をシート面外に有する全反射型のフレネルレンズシートを備えたものの例である。 本発明の透過型スクリーンを備えた背面投射型表示装置の例を示す構成図であり、（Ａ）はフレネル中心をシート面内に有する屈折型のフレネルレンズシートを備えた透過型スクリーンを使用した例であり、（Ｂ）はフレネル中心をシート面外に有する全反射型のフレネルレンズシートを備えた透過型スクリーンを使用した例である。 各実施例及び各比較例の光拡散シートの粗さ曲線である。 図１１に示した粗さ曲線データについて離散フーリエ変換した結果である。
符号の説明
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 光拡散シート
１２ 観察者側になる面
１３ 支持部材の他の一方の面
１４ 支持部材
１５ 光拡散部材
１６ 光透過部
１７ 遮光パターン（ＢＳパターン）
１８ 単位レンズ
１９ 貼り合わせ面
２０ 貼り合わせ面の反対側の面
２２ 光拡散部材
２３ 第１斜面
２４ 第２斜面
２５ 光吸収部
２６ 光吸収部以外の部分
３２ 透明層
３３ 接着剤
４２ 光拡散剤
６２，６３，６４ 樹脂層
９１，９１’，９１” 透過型スクリーン
９２ 光拡散シート
９３，９３’，９３” フレネルレンズシート
９４ フレネルレンズ
９５ 接着剤
１０１，１０１’，１０１” 背面投射型表示装置
１０２ 映像光源
１０３ 映像光
１０４ 拡散光
１０５ ミラー
１０６ 筐体

Claims (5)

  1. 透過型スクリーン用の光拡散シートであって、当該光拡散シートの両面のうち観察者側になる面を含む厚さ１〜５ｍｍの支持部材と、該支持部材の他の一方の側の面に設けられた光拡散部材とを含み、
    前記支持部材は、観察者側に塗布形成された粒径１０〜２０μｍの光拡散剤を含む厚さ５〜２０μｍの樹脂層と、粒径１０〜２０μｍの光拡散剤を１〜２重量％含むそれ以外の樹脂層との２層で形成され、
    前記観察者側に形成された樹脂層の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線データについて離散フーリエ変換し、その値をデータ数で除した値が、周波数８０ｍｍ−１以上の範囲で０．０４μｍ以下であることを特徴とする光拡散シート。
  2. 前記観察者側になる面の算術平均高さＲａが０．５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光拡散シート。
  3. 前記光拡散部材は、ストライプ状の光透過部と遮光パターンとが前記支持部材との貼り合わせ面に交互に形成されており、当該光拡散部材の法線方向から入光する略平行光を前記光透過部の近傍に集光させるための単位レンズが前記貼り合わせ面の反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光拡散シート。
  4. 前記光拡散部材は、第１斜面と第２斜面とからなる略Ｖ字形状の光吸収部が前記支持部材との貼り合わせ面から対向する他の面に向かって先細るように形成されており、該光吸収部以外の部分が該光吸収部よりも高い屈折率を有し、該第１斜面と該第２斜面とが前記他の面から入光する略平行光を全反射させるライトガイド部をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散シート。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光拡散シートを備えたことを特徴とする透過型スクリーン。
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