JP4984378B2 - レンチキュラーレンズシート及びこれを用いた透過型スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、レンチキュラーレンズシートとフレネルレンズシートとを組み合わせて構成される透過型プロジェクションスクリーンに関して、特に、液晶プロジェクーを用いる単管式の液晶プロジェクションテレビに代表される透過型液晶表示装置向けとして使用するのに適した透過型スクリーンに関する。

透過型プロジェクションスクリーンの一般的な形態としては、図1に示すように、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとの組み合わせからなり、プロジェクターからの投影光を結像及び光拡散させて透過させることにより、プロジェクターの位置と対向する側から鑑賞者は映像を鑑賞する。フレネルレンズは、映像源から発散して投射された光を平行光に変換することで、画面の輝度の均一性を図ることを目的としており、レンチキュラーレンズは、観察側の広い範囲で映像が見られるように光を拡散させることを目的としている。

従来、レンチキュラーレンズは、両面に凸シリンドリカルレンズ面が形成され、片面（映像光の出射側）の各シリンドリカルレンズの境界部には突起が形成され、突起の上部には遮光層（光吸収性を有する黒色ストライプ）が形成された構造であるのが一般的である。表裏に凸シリンドリカルレンズ面が形成されているのは、画像投射装置が３管式のCRT方式の場合、入射側のレンズで３色のズレを補償する必要があるためである。

近年、透過型液晶プロジェクションテレビが普及しつつある。液晶プロジェクションテレビの場合、その投射機構により３管式のＣＲＴ方式と比較して、色ずれの問題がないため、両面にシリンドリカルレンズ面を形成した両面レンチキューラーシートを用いる必要がなく、図１に示すように、片面にシリンドリカルレンズ面を形成した片面レンチキューラーシートが使用できる。

また、映像画質の高精細化に伴い、液晶プロジェクターの画素数も増大（従来の数十万画素から１００万画素以上に）していることから、レンチキュラーレンズシートに対してもシリンドリカルレンズのファインピッチ化が要求されている。ファインピッチ化によって、液晶プロジェクターの画素の周期性とシリンドリカルレンズの周期性に起因するモアレの現象が低減されることになる。具体的には、現状の０．７ｍｍ前後から、０．３ｍｍ以下のファインピッチ化が要求されている。

レンチキュラーレンズシートの製造方法としては、従来、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等の透明な熱可塑性樹脂シートに対してプレス成型を行ったり、溶融押出しと同時に両面成型を行うことにより得られているが、熱可塑性樹脂に対する各種の成型法では、上記のファインピッチ化が非常に困難である。その理由は、熱成型後の冷却時に温度の不均一が生じ、成型物に反りが発生したり、熱収縮の不均一が発生するというプラスチック特有の熱戻り現象に起因するためである。

ファインピッチなレンズシートを成型するのに好適な製造方法としては、放射線（紫外線、または、電子線）硬化性樹脂を用いた各種の成型方法が公知である。これは、支持体フィルムを用いて、ファインピッチなレンズ部が、放射線硬化性樹脂の硬化物により形成されており、前記支持体フィルムの他面である平坦な表面には、紫外線露光前に粘着性を有する紫外線感光性樹脂層を介して、前記紫外線感光性樹脂の表面の各シリンドリカルレ
ンズの集光作用に基づく非粘着部を除いた境界部に相当する位置に、転写によるストライプ状の遮光パターン（ブラックストライプ）が形成されるレンチキュラーレンズシートの製造方法が提案されている。このような製造方法は、通常、連続製造装置が使用され、支持体フィルムなどをロールから供給することによって、生産効率の高いレンチキュラーレンズシートの生産が可能である。

また、観察時の視野角度を広げるために、さらに、前記レンチキュラーレンズシートの遮光パターン側に粘着加工を施し、拡散剤粉末を練り込んだ拡散樹脂板をラミネートして積層することが一般的に行われている。

しかし、上記のように積層されたレンチキュラーレンズシートは、温度変化によって、支持体フィルムの線膨張係数と拡散樹脂板の熱拡散係数との差に起因する反りが発生しやすい欠点を有する。このようなレンチキュラーレンズシートを使用した透過型スクリーンは、環境の温度変化によって、レンチキュラーレンズシートとフレネルシートの間に浮きが生じ、スクリーンの画質が著しく低下する問題がある。

そこで、透明基材の片面にレンズ部を有し、他面に拡散板を有する構成のレンチキュラーシートにおいて、透明基材と拡散板との線膨張係数の差に応じた反り変形への対策を講じた提案がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。上記案件では、何れも、前記透明基材と反対側の拡散板の表面に、線膨張係数が前記透明基材に近い別の透明基材層を形成して、すなわち、拡散板を表裏の透明基材で挟んだ状態とすることで、反り変形の防止を図っている。拡散板としては、ＭＳ樹脂（線膨張係数：６〜７×１０^-5cm／cm／℃）が 代表的な材質であり、透明基材としては、ＰＥＴフィルム（線膨張係数：１．５〜３×１０^-5cm／cm／℃）が代表的な材質であるため、反り変形への対策が講じられている。しかし、上記案件に係る構成では、部材数の増加に伴う製造工程やコストの上昇を招くことになる。
特開２００２−４０５６３ 特開２００２−１６９２２４

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、温度の変化による反りが少なく、スクリーン画質の低下のないレンチキュラーレンズシート及びこれを用いた透過型スクリーン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、映像光の入射側が透明な支持体フィルムの一方の面にシリンドリカルレンズが、他方の面にストライプ状の遮光パターンからなる遮光層及び拡散剤を練り込んだ拡散樹脂板が形成されてなるレンチキュラーレンズシートにおいて、前記支持体フィルムの線膨張係数をa₁、拡散樹脂板の線膨張係数をａ₂としたとき、a₁とａ₂とが、下記の条件を満たしていることを特徴とするレンチキュラーレンズシートとしたものである。
a₁＞３．０×１０^-5cm／cm／℃
｜a₁−ａ₂｜＜５．５×１０^-5cm／cm／℃
また、請求項２においては、前記レンチキュラーレンズシートを１５cm×２０cmの大きさに切り出したシートの６０℃での反りが１．０mm以下であることを特徴とする請求項1または２に記載のレンチキュラーレンズシートとしたものである。

さらにまた、請求項３においては、請求項１または２に記載のレンチキュラーレンズシートと、フレネルレンズシートとを組み合わせて構成される透過型スクリーンとしたものである。

本発明のレンチキュラーレンズシートを用いて透過型スクリーンを形成することにより、環境の温度変化によりスクリーンの中央部が膨らむことのない高画質の映像を観察できる背面投射型プロジェクションテレビ装置を提供することが可能となる。

図１は、本発明のレンチキュラーレンズシートの構成の一例を示す模式構成断面図である。本発明のレンチキュラーレンズシート３０は、一例として、映像光の投射側より、映像光を水平方向に屈折拡散させる作用を有する垂直方向に縦長のシリンドリカルレンズ１２群を透明な支持体フィルム１１上に配列し、該シリンドリカルレンズ１２と反対側の平坦面に映像光の通過しない非集光部の領域にストライプ状の遮光層１３が並設されているレンチキュラーレンズフィルム１０と、樹脂基材に拡散剤を練り込んだ拡散樹脂板２０とで構成されている。

請求項１及び２に係わるレンチキュラーレンズシートでは、支持体フィルム１１の線膨張係数をa₁、拡散樹脂板２０の線膨張係数をａ₂としたとき、それぞれ、a₁＞３．０×１０^-5cm／cm／℃、｜a₁−ａ₂｜＜５．５×１０^-5cm／cm／℃の条件を満たすように、支持体フィルム１１の線膨張係数a₁、拡散樹脂板２０の線膨張係数ａ₂がそれぞれ設定されているため、図２（ａ）及び（ｂ）に示すようにレンチキュラーレンズシート３０を１５cm×２０cmの大きさに切り出したシート３０ａの６０℃での反り量Δｙを１．０mm以下に抑えることができ、後記するキャビネット内外の温度変化が生じても、レンチキュラーレンズシートがフラットな状態で保持され、映像画質の優れた透過型スクリーンを実現できるようになっている。

上記透明な支持体フィルム１１は、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム等が挙げられ、線膨張係数a₁が３．０×１０^-5cm／cm／℃以上であれば特に限定されるものではないが、アクリル又はメタクリル系などのアクリル結合又はメタクリル結合を持つ樹脂フィルムが好適に用いられる。

上記拡散樹脂板２０の樹脂基材は、線膨張係数ａ₂が、上記支持体フィルム１１の線膨張係数ａ₁との差｜ａ₁−ａ₂｜が、５．５×１０^-5cm／cm／℃以下であるという条件を満たすものであれば特に限定されるものではないが、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体（線膨張係数：６〜７×１０^-5cm／cm／℃）が好適に用いられる。

上記拡散樹脂板２０の樹脂基材に混入される拡散剤は、粉末ガラス、微粉砕ガラス繊維、酸化チタン、炭酸カルシウム、二酸化珪素（シリカ）、酸化アルミニウム、各種粘土等の無機微粉末または架橋重合体樹脂微粒子等が挙げられるが、拡散剤の種類、拡散剤の混入量は必要に応じて適宜設定されるもので、特に限定されるものではない。また、上記樹脂基材の厚さは、１〜２ｍｍ程度が望ましいが、特に限定されるものではない。

また、透明な支持体フィルム１１上にシリンドリカルレンズ１２を形成する方法としては、例えば紫外線または電子線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、透明な支持体フィルム１１をエンボスロール金型に供給して、該支持体フィルム１１を介して紫外線または電離放射線の照射により、前記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支持体フィルム１１に重合接着せしめる方法等によって製造でき、生産性やレンズの成形精度等の点から好適に用いられる。
紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂としては、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート系樹脂が望ましい。

また、本発明のレンチキュラーレンズシートは、レンズ面と反対側の平坦面に映像光が通過しない非集光部の領域にストライプ状の遮光層１３を配列している。ストライプ状の遮光層１３は、粘着性の紫外線硬化型樹脂が、紫外線の照射によって硬化して非粘着性となることを利用して設ける下記の方法によるのが望ましい。

ストライプ状の遮光層１３の形成法としては、まず、シリンドリカルレンズ１２が形成された透明な支持体フィルム１１の反対側の平坦面に、紫外線硬化型樹脂層を形成する。次に、紫外線硬化型樹脂層に対してシリンドリカルレンズ１２を介して、紫外線を垂直に照射して、シリンドリカルレンズ１２によって集光された部分の紫外線硬化型樹脂層を硬化させて非粘着性とした後、未露光部の粘着性を有する紫外線硬化型樹脂層にのみ黒色の着色剤を付着させることによりストライプ状の遮光層１３が形成される。

黒色の着色剤としては、光吸収スペクトルが可視波長領域においてほぼ一様な黒色の可視光線吸収材料、または選択波長特性を有する可視光線吸収材料のうち何れか一方を含有させることにより、可視光線波長領域における光吸収量を増加させ、外光コントラスト向上させることができる。可視光線を吸収できる材料着色剤の材料として基材と相溶性のある色素、顔料、カーボン、金属塩等を挙げることができる。

着色剤として黒色微粉体トナーを、未硬化部分にのみに選択的に付着させることもできる。また、黒色のインキ層を設けた転写紙を使用して、黒色インキ層を未硬化部分にのみに選択的に付着させることもできる。上記の露光プロセスによれば、各レンチキュラーレンズに対しては、レンズ側からレンチキュラーレンズシートの全面に平行光を一括的に照射することになる。従って、形成されるストライプ状の遮光層１３は、実際のレンチキュラーレンズシートでは未露光部にだけ形成されるので、映像光の通過しない領域に、確実な位置精度で形成できる。

また、本発明のレンチキュラーレンズシートにおいて、拡散樹脂板２０の観察面側に反射防止層、帯電防止層、擦傷防止層、着色層等の形成することが好ましい。

反射防止層としては、拡散樹脂板２０の屈折率よりも低屈折率の材料又は透明なフッ素系樹脂またはフッ素系無機化合物からなる薄膜を観察面側に塗布又は蒸着等により薄膜層を形成することにより得られる。反射防止層を形成することにより、外光コントラストの改善及び写り込みのない映像が得られる。

帯電防止層としては、拡散樹脂板２０の観察面側に帯電防止剤を塗布する。一例として、粒径０．５μｍ以下の酸化錫（ＳｎＯ₂）を用い、表面抵抗値が１０¹⁰Ω以下となるような帯電防止層を設ける。帯電防止層の表面抵抗値は１０¹⁰Ω以下が好ましい。

拡散樹脂板２０の最外面は、透過型スクリーンの観察面になるため、外部からの引っ掻きや接触による傷等に耐えるために、ハードコート処理を施すことが好ましい。ハードコート処理によるハードコート層は、紫外線硬化型塗料から形成する。紫外線硬化型塗料は、一般的には皮膜形成成分としてその構造の中にラジカル重合性の二重結合又はエポキシ基を有するポリマー、オリゴマー、モノマー等を主成分とするものであり、その他光重合開始剤や増感剤を含有する。好ましいものとしては、皮膜形成成分がアクリレート系の官能基を有する多官能（メタ）アクリレート系の紫外線硬化型塗料を使用することによって、表面硬度、透明性、耐摩擦性、耐擦傷性等に優れたハードコート層を形成することができる。

拡散樹脂板２０に紫外線硬化型塗料を塗布する方法は、例えば、ブレードコーティング、ロッドコーティング、ナイフコーティング、リバースロールコーティング、スプレーコーティング、オフセットグラビアコーティング等の任意の塗布方法により上記の拡散樹脂板上に塗布されるが、特に塗布厚の精度、塗布表面の平滑性等に優れたグラビアコーティング、グラビアリバースコーティング、リバースロールコーティング、オフセットグラビアコーティング方法等が好適である。また、ハードコート層を転写層とした転写シートを用いて転写によって形成することもできる。

図３は、本発明の透過型スクリーンの構成の一例を示す模式構成断面図である。本発明の透過型スクリーン１００は、一例として、映像光の投射側より、フレネルレンズシート４０と、上記レンチキュラーレンズシート３０とで構成されている。また、必要に応じて、拡散樹脂板２０の外側に反射防止層及び耐擦傷性のハードコート層を設けることができる。

本発明の透過型スクリーンで用いられるフレネルレンズシートやレンチキュラーレンズシートは、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等のシート状基材を加熱し、熱溶融状態で平プレスにて、金型を用いて型押しする方法。または、エクストル−ダによる溶融押出し成形にて、溶融状態で押し出されるシート状樹脂基材表面にエンボスロール金型を用いて型押しする方法等の公知慣用の方法で製造できる。

図４は、本発明の透過型スクリーン１００を取り付けた背面投射型プロジェクションテレビ装置の一例を示す模式構成断面図である。
本発明の背面投射型プロジェクションテレビ装置は、図４に示すように、箱状のキャビネット１１１内には映像投射装置１２１が収納されている。キャビネットの後方開口部はミラーカバー１１２で覆われ、このミラーカバー１１２内に反射ミラー１３１が配置されている。また、キャビネットの前面側には長方形状の開口部が形成され、この開口部の全周囲にフラットな取り付け部（図示せず）が設けられており、その取り付け部にフレネルレンズシート４０と、レンチキュラーレンズシート３０とからなる透過型スクリーン１００が装着、固定されている。

まず、紫外線硬化性樹脂組成物をレンズの逆形状を有する金型の成型面に塗布し、線膨張係数が７×１０^-5ｃｍ／ｃｍ／℃の厚さ０．１２５ｍｍの透明なアクリルフィルムからなる透明な支持体フィルム１１を積層し、この透明な支持体フィルム１１を介して紫外線を照射して、紫外線硬化性樹脂を硬化させると同時に、支持体フィルム１１に重合接着せしめ、金型より離型して、支持体フィルム１１上にシリンドリカルレンズ１２を形成した。

次に、シリンドリカルレンズ１２が形成された支持体フィルム１１の反対側に未硬化の紫外線硬化型樹脂フィルムを積層し、紫外線硬化型樹脂層を形成した。さらに、シリンドリカルレンズ１２を介して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂層にストライプ状の露光、未露光パターンを形成した。さらに、黒色のインキ層を設けた転写紙を使用して、粘着性を有する未露光パターンに黒色のインキ層を転写し、ストライプ状の遮光層１３を形成して、レンチキュラーレンズフィルム１０を作製した。

樹脂基材として、線膨張係数が７×１０^-5ｃｍ／ｃｍ／℃のアクリル−スチレン共重合樹脂（ＭＳ）である熱可塑性樹脂を用いて、押し出し成形によって所定量の拡散剤を混入し、厚さ１．８５ｍｍの拡散樹脂板を作成し、その片面にアンチグレア、ハードコート及
び帯電防止層を形成し、拡散樹脂板２０を作成した。

次に、レンチキュラーレンズフィルム１０の遮光層１３を形成した面に光学用途の粘着フィルムを介して、拡散樹脂板２０の処理面が観察側の最外面になるように積層して、一体構造のレンチキュラーレンズシート３０を得た（図１参照）。

一方、所定形状のアクリル樹脂からなる厚さ１．８５ｍｍのフレネルレンズシートを作成し、そのフレネルレンズシートと上記レンチキュラーレンズシートとを組み合わせた６０インチサイズの透過型スクリーン１００を作製した（図３参照）。

さらに、透過型スクリーン１００を背面投射型プロジェクションテレビ装置に装着・固定し、６０℃の乾燥機内２４時間保存後のスクリーン中心部の反り量を測定した。また、映像の解像度を目視観察によって比較し、優（◎）、良（○）、可（△）、不可（×）で表した。

本実施例２は比較のための例である。
＜比較例＞
実施例２は、実施例１における線膨張係数が７×１０^-5ｃｍ／ｃｍ／℃のアクリルフィルムの代わりに、線膨張係数が２．７×１０^-5ｃｍ／ｃｍ／℃のポリエステルフィルム（PET）を透明な支持体フィルム１１として用いた以外は実施例１と同様に透過型スクリーンを作成し、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。

表１の結果からも分かるように、本発明のレンチキュラーレンズシート３０を用いた透過型スクリーン１００は、６０℃の乾燥機内２４時間保存後のスクリーン中心部の反り量は確認できず、良好な解像度を有する映像が得られた。

本発明のレンチキュラーレンズシートの一実施例を示す模式構成断面図である。 レンチキュラーレンズシートの反り量の測定状態を示す説明図である。 本発明の透過型スクリーンの一実施例を示す模式構成断面図である。 背面投射型プロジェクションテレビ装置一例を示す模式構成図である。

符号の説明

１０……レンチキュラーレンズフィルム
１１……支持体フィルム
１２……シリンドリカルレンズ
１３……遮光層
２０……樹脂拡散板
３０……レンチキュラーレンズシート
４０……フレネルレンズシート
１００……透過型スクリーン
１１１……キャビネット
１１２……ミラーカバー
１２１……映像投影装置
１３１……反射ミラー

Claims (1)

1. 映像光の入射側が透明な支持体フィルムの一方の面にシリンドリカルレンズが形成されており、
   前記透明な支持体フィルムの他方の面にストライプ状の遮光パターンからなる遮光層が形成されており、
   前記遮光層上に、拡散剤を練り込んだ拡散樹脂板が形成されてなるレンチキュラーレンズシートであって、
   前記支持体フィルムの線膨張係数をa_１、拡散樹脂板の線膨張係数をａ_２としたとき、a_１とａ_２とが、下記の条件を満たしており、
   a_１＞３．０×１０−５ cm／cm／℃
   ｜a_１−ａ_２｜＜５．５×１０−５ cm／cm／℃、
   １５cm×２０cmの大きさに切り出したシートの６０℃での反りが１．０mm以下であるレンチキュラーレンズシートと、フレネルレンズシートとを組み合わせて構成される透過型スクリーン。

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