JPH1172849A - フレネルレンズシート及び透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 虹現象を軽減し、優れた光拡散性を有すると
ともに、高いコントラストを有する高品質の明るい映像
が得られるフレネルレンズシートおよび透過型スクリー
ンを提供する。 【解決手段】 サーキュラーフレネルレンズシート２
は、ネオジム元素を０．０５〜２０重量％含有する光選
択機能性樹脂ビーズ２３を０．０５〜２０重量％含有す
る。透過型スクリーンは、サーキュラーフレネルレンズ
シート２と両面レンチキュラーレンズシート１とを組み
合わせてなり、サーキュラーフレネルレンズシート２は
光源側に配置されており、ブラックストライプ１３を観
察面側に有する両面レンチキュラーレンズシート１は観
察側に配置されている。サーキュラーフレネルレンズシ
ート２は、観察側の面にフレネルレンズ２２が形成され
ており且つ光源側の面が平面２１とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示技術に属
するものであり、特に、プロジェクションテレビやマイ
クロフィルムリーダー等の画面として用いられている透
過型スクリーン及び該透過型スクリーンを構成するフレ
ネルレンズに関するものであり、さらに詳しくは、虹現
象の発生がなく、優れた拡散性を有するとともに、高い
コントラストを有する高品質の映像を得ることができる
フレネルレンズおよび透過型スクリーンに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】背面投写型プロジェクションテレビ等に
おいて使用される透過型スクリーンは、投射光を拡散し
て画面の明るさおよび均一性が得られるように、また斜
め方向から観察した場合でもある程度の明るい像が観察
出来るようにしている。このような透過型スクリーンと
しては、光源側にフレネルレンズシートを、観察側にレ
ンチキュラーレンズシートを配置してなるものが一般的
に使用されている。フレネルレンズシートは、例えば、
光源側の面が平面で、観察側の面にフレネルレンズが形
成されている。また、レンチキュラーレンズシートとし
ては、両面に互いに対応せるレンチキュラーレンズを形
成し、観察側の面にブラックストライプ加工を施したも
のが一般的に使用されている。フレネルレンズシート
は、光源から入射した光線を観察者の方へ向け、画面の
四隅周辺が暗くならないようにしている。また、レンチ
キュラーレンズシートは、３管式プロジェクターから入
射した赤、緑、青の３色（ＲＧＢ）の光のミキシングを
行いカラーユニフォーミティーを与えるとともに、水平
方向へ光線を拡散させ水平視野角を広げている。

【０００３】以上のような透過型スクリーンのフレネル
レンズシートにおいて、光源側の平面に入射する投影光
（光源からの光）のうち正常な光路を進む光は、入射平
面で屈折し、次いでフレネルレンズ面で再び屈折して出
射する。しかし、入射した光のうちの一部がフレネルレ
ンズ面で反射されてしまい、正常な光路を進む光と全く
異なる異常な方向に出射されることがある。例えば、フ
レネルレンズ面で反射された光は、再び平面で反射され
て、フレネルレンズの非レンズ面部から出射し、次いで
フレネルレンズ面で反射されるような光路を進むことが
ある。また、フレネルレンズ面先端部で反射された光
は、そのまま非レンズ面部から出射し、次いでフレネル
レンズ面で反射されるような光路を進むことがある。こ
のような異常な光路を進む光が全体の数％にもなること
があり、その場合には、スクリーンを観察側から観察す
ると、虹がかかったような現象（虹現象）が観察され、
画質を低下させる原因となる。

【０００４】このような虹現象の発生防止を目的とし
て、フレネルレンズシートに光拡散機能を付与させる方
法が提案されている。一般的に、光拡散機能の付与は、
光拡散剤を添加することで実施されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来光拡散機能付与の
ために使用されている光拡散剤としては、シリカ粒子、
アルミナ粒子、炭酸カルシウム粒子、ガラスビーズ等の
無機粒子や、アクリル系樹脂ビーズ、スチレン系樹脂ビ
ーズ等の樹脂ビーズが挙げられる。

【０００６】しかし、これらの光拡散剤を使用すると、
虹現象は改善されるけれども、画像のコントラストが低
下するという難点があった。

【０００７】そこで本発明は、虹現象を軽減し、優れた
光拡散性を有するとともに、高いコントラストを有する
高品質の明るい映像が得られるフレネルレンズシートお
よび透過型スクリーンを提供することを目的とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、以上の如き目的を達成するものとして、ネオジム元
素を０．０５〜２０重量％含有する光選択機能性樹脂ビ
ーズを０．０５〜２０重量％含有することを特徴とする
フレネルレンズシート、が提供される。

【０００９】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、以上のようなフレネルレンズシー
トが光源側に配置されており、レンチキュラーレンズシ
ートが観察側に配置されてなることを特徴とする透過型
スクリーン、が提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１１】図１は本発明のフレネルレンズシート及び
これを用いた透過型スクリーンの一実施形態を示す斜視
図であり、図２はその部分拡大断面図である。

【００１２】図中、２はフレネルレンズシートであり、
１はレンチキュラーレンズシートである。これらフレネ
ルレンズシート２とレンチキュラーレンズシート１とは
互いに平行になるように配置され、フレネルレンズシー
ト２は光源側に配置され、レンチキュラーレンズシート
１は観察側に配置されている。

【００１３】レンチキュラーレンズシート１は、光源側
の面に第１のレンチキュラーレンズ（入射側レンチキュ
ラーレンズ）１１が形成されており、観察側の面に第２
のレンチキュラーレンズ（出射側レンチキュラーレン
ズ）１２が形成されており、更に観察側の面には出射側
レンチキュラーレンズ１２の隣接レンズ単位間に位置す
るブラックストライプ１３が形成されている。

【００１４】本発明においては、このような両面レンチ
キュラーレンズシートに限定されるものではなく、目的
に応じて、一方の面にレンチキュラーレンズを形成した
片面レンチキュラーレンズシートであってもよい。

【００１５】一方、フレネルレンズシート２は、光源側
の面が平面（入射平面）２１とされており、且つ観察側
の面にサーキュラーフレネルレンズ２２が形成されてい
る。

【００１６】フレネルレンズシート２は、透光性樹脂中
に分散された光選択機能性樹脂ビーズ２３を含んでい
る。フレネルレンズシート２中の光選択機能性樹脂ビー
ズ２３の含有量は、０．０５〜２０重量％である。これ
は、光選択機能性樹脂ビーズ２３の含有量が０．０５重
量％未満ではフレネルレンズシート２の光拡散性が低下
するとともに、特定の波長の光の吸収が少なくなり、コ
ントラストの低下をまねくためであり、一方、光選択機
能性樹脂ビーズ２３の含有量が２０重量％を越えると光
透過率や機械的強度が低下するためである。光選択機能
性樹脂ビーズ２３を分散状態で含む透光性樹脂として
は、（メタ）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、ポリスチレン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂等の透明樹脂が例示される。なかでも、メチ
ルメタクリレートを主成分とすメタクリル系樹脂が好ま
しい。

【００１７】光選択機能性樹脂ビーズ２３は、透光性樹
脂中にネオジム元素を含有するものである。光選択機能
性樹脂ビーズ２３中のネオジム元素の含有量は０．０５
〜２０重量％であり、好ましくは０．１〜１５重量％の
範囲である。これは、ネオジム元素の含有量が０．０５
重量％未満では光拡散性および波長５８０ｎｍ付近の吸
収が小さく、十分にコントラストを高めることができ
ず、一方、ネオジム元素の含有量が２０重量％を越える
と光透過率が低下するとともに、光選択機能性樹脂ビー
ズの生産性が劣るようになるためである。光選択機能性
樹脂ビーズ２３を構成する透光性樹脂としては、特に限
定されるものではないが、メチルメタクリレート系樹脂
などの（メタ）アクリル系樹脂が好ましい。光選択機能
性樹脂ビーズ２３は、平均粒子径が２〜５０μｍの範囲
内にあることが好ましい。これは、平均粒子径が２μｍ
未満では、散乱光が発生しやすくなりフレネルレンズシ
ートが黄色く着色するようになる傾向にあり、逆に平均
粒子径が５０μｍを越えると、フレネルレンズシートの
製造が困難となったり、フレネルレンズシートの機械的
強度が低下したりする傾向にあるためである。

【００１８】本発明で用いられる光選択機能性樹脂ビー
ズ２３は、５８０ｎｍ付近の波長域で選択的に光線を吸
収し、スクリーンのコントラストを高めるとともに、防
眩性や演色性を向上させ、かつ光拡散性を有する。尚、
図２において、３は光源からの投影光及び正常な光路を
進む光を示し、４は異常な光路を進むに光を示し、本発
明では、光選択機能性樹脂ビーズ２３によって光が拡散
されるため、正常な光路を進む光３に対する異常な光路
を進む光４の割合は極めて低い。

【００１９】ネオジム元素を含有する光選択機能性樹脂
ビーズ２３としては、透光性樹脂中に酸化ネオジム等の
粉末を均一に分散させたものや、透光性樹脂にネオジム
化合物が結合あるいは溶解した状態で含有されているも
の等が挙げられるが、ビーズの透明性や波長５８０ｎｍ
付近での光吸収の大きさ等の点から後者のような光選択
機能性樹脂ビーズが特に好ましい。この後者のような光
選択機能性樹脂ビーズは、例えば、カルボン酸ネオジム
あるいはカルボン酸ネオジムとカルボン酸から得られた
複塩と、重合ポリマーが透光性となり得る重合性モノマ
ーを懸濁重合することによって製造できる。

【００２０】使用されるカルボン酸ネオジムとしては、
重合性を有するものでも、非重合性のものであってもよ
い。重合性を有するカルボン酸ネオジムとしては、メタ
クリル酸ネオジム、アクリル酸ネオジム、α−クロロア
クリル酸ネオジム、α−エチルメタクリル酸ネオジム、
マレイン酸ネオジム、フマール酸ネオジム、イタコン酸
ネオジム等が挙げられる。また、非重合性のカルボン酸
ネオジムとしては、プロピオン酸、ｎ−酪酸、イソ酪
酸、ｎ−吉草酸、イソ吉草酸、ｎ−カプロン酸、ｎ−カ
プリル酸、ｎ−カプリン酸、α−エチルヘキサン酸、ラ
ウリル酸、ステアリル酸等の飽和脂肪酸、オレイン酸、
リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、安息香酸、フ
タール酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、イタコ
ン酸モノアルキルエステル、ナフテン酸等の不飽和脂肪
酸、レプリン酸、アセチル酸等のオキソカルボン酸、乳
酸、グリコール酸エチルエーテル、グリコール酸ブチル
エーテル等のヒドロキシカルボン酸、ブチルアッシドフ
ォスフェート、エチルアッシドフォスフェート等の燐酸
類、脂肪族、芳香族のスルホン酸等のネオジム塩が挙げ
られる。これらカルボン酸ネオジムは、単独もしくは２
種以上を併用して使用することができ、重合性のものと
非重合性のものとを併用することもできる。

【００２１】このようなカルボン酸ネオジムは、重合性
モノマーに対して難溶性であるため、必要に応じてカル
ボン酸と反応させて複塩として重合性モノマーに対する
溶解性を付与する。このためのカルボン酸としては、メ
タクリル酸、アクリル酸等の重合性不飽和カルボン酸、
プロピオン酸、イソ酪酸、ｎ−酪酸、カプロン酸、カプ
リル酸、カプリン酸、２−エチルヘキサン酸、ラウリル
酸、ステアリン酸、オクタン酸、ナフテン酸等の脂肪族
カルボン酸等が挙げられる。これらカルボン酸は、単独
または２種以上を組み合わせて使用することができる。
カルボン酸の使用量は、カルボン酸ネオジムとカルボン
酸との合計量を１００重量％として１０〜５０重量％の
範囲とすることが好ましい。これは、カルボン酸の使用
量が５０重量％を越えると、光選択機能性樹脂ビーズ中
のネオジム元素の含有量が低下する傾向にあるととも
に、樹脂ビーズの機械的特性や熱的特性が低下する傾向
にあるためである。

【００２２】更に、カルボン酸ネオジムの溶解性を一層
向上させるために、α−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、α−ヒドロキシエチルメタクリレート等の不飽和ア
ルコール、プロピルアルコール、シクロヘキシルアルコ
ール等の飽和脂肪族アルコール、エチレングリコール、
ジエチレングリコール、プロピレングリコール等の多価
アルコール等のアルコール類を上記カルボン酸と併用す
ることができる。この場合のアルコール類の使用量は、
カルボン酸との合計量がカルボン酸ネオジムとカルボン
酸とアルコール類との合計量を１００重量％として上記
と同様に１０〜５０重量％の範囲とするのが好ましい。

【００２３】重合ポリマーが透明となり得る重合性モノ
マーとしては、（メタ）アクリル酸エステルやスチレン
等が挙げられる。（メタ）アクリル酸エステルとして
は、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エ
チル等の（メタ）アクリル酸アルキル、（メタ）アクリ
ル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸ベンジル、
（メタ）アクリル酸テトラヒドロフリル、（メタ）アク
リル酸フェニル、（メタ）アクリル酸アリル、（メタ）
アクリル酸メタリル、（メタ）アクリル酸β−ナフチ
ル、（メタ）アクリル酸β−アミノエチル、（メタ）ア
クリル酸２−メトキシエチル、エチレングリコールジ
（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、テトラメチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）
アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アク
リレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリ
レート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレー
ト、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート
及びこれらのハロゲン置換（メタ）アクリレート等が挙
げられる。これら重合性モノマーは、単独または２種以
上を組み合わせて使用することができる。重合性モノマ
ーとして、エチレングリコールジアクリレート、ジエチ
レングリコールジアクリレート、ジエチレングリコール
ジメタクリレート等の多官能アクリル酸エステルを使用
した場合には、架橋タイプの樹脂ビーズとすることもで
きる。また、上記重合性モノマーには、得られる樹脂ビ
ーズの透明性を損なわない範囲で、共重合モノマーを併
用することができる。このような共重合モノマーとして
は、酢酸ビニル、アクリルニトリル、メタクリルニトリ
ル等が挙げられる。

【００２４】上記のようなカルボン酸ネオジム及びカル
ボン酸を重合性モノマーに添加し、常温もしくは１００
℃以下の加温下で０．５〜５時間程度攪拌を行うことに
よって、カルボン酸ネオジムとカルボン酸との複塩が生
成され、重合性モノマー中に溶解された状態となる。こ
れによって、カルボン酸ネオジム、カルボン酸及び重合
性モノマーが均一に混合した重合性混合溶液が得られ
る。得られた重合性混合溶液と重合開始剤とを水相に懸
濁させて、３０〜９０℃で１〜１０時間程度懸濁重合を
行う。懸濁重合の完了後、常法によって得られた重合粒
子を脱水、水洗、乾燥させるこことによって、透明で球
状の光選択機能性樹脂ビーズを得ることができる。必要
に応じて、この光選択機能性樹脂ビーズを分級機を用い
て所望の粒径範囲に分級することもできる。

【００２５】この場合、使用される重合開始剤として
は、α，α’−アゾビスイソブチルニトリル、α，α’
−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、α，
α’−アゾビス（２，４−ジメチル−４−メトキシバレ
ロニトリル）等のアゾビス系の開始剤が挙げられ、単独
または２種以上を組み合わせて使用することができる。
その使用量は、重合性混合溶液中の重合性成分１００重
量部に対して０．００１〜１重量部の範囲である。ま
た、懸濁粒子の安定化のために、ポリビニルアルコー
ル、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナト
リウム、アルギン酸、ゼラチン等の保護コロイドを適宜
使用することもできる。

【００２６】光選択機能性樹脂ビーズ２３を透光性樹脂
中に分散させてフレネルレンズシート２を作製する方法
は、従来の光拡散剤を透光性樹脂中に分散させてフレネ
ルレンズシートを製造する方法と同様である。

【００２７】本発明の透過型スクリーンは、上述したよ
うなフレネルレーズシートを光源側に配置し、観察側に
レンチキュラーレンズシートを配置することによって構
成される。この場合、レンチキュラーレンズシート中に
も、透明樹脂中にネオジム元素を含有する光選択機能性
樹脂ビーズを含有させることにより、透過型スクリーン
としてのコントラストを更に向上させることができる。
含有させる光選択機能性樹脂ビーズとしては、フレネル
レンズシートと同様のものを０．０５〜２０重量％の範
囲で使用することができる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。

【００２９】光選択機能性樹脂ビーズの製造 メタクリル酸ネオジム３４重量％、メタクリル酸メチル
４２重量％、ラウリル酸１５重量％、プロピレングリコ
ール９重量％を撹拌下６５℃に加温して約２時間かけて
溶解させて重合性混合溶液を得た。この重合性混合溶液
１００重量部、アゾビスイソブチルニトリル０．５重量
部、ポリビニルアルコール３重量部、水８００重量部を
投入し、高速で撹拌しながら窒素ガスで置換した。その
後、７５℃で４時間の重合を行い、次いで９０℃で１時
間の重合を行った。重合終了後、脱水、水洗、乾燥を行
い、透明の球状樹脂ビーズを得た。得られた樹脂ビーズ
を、風力ミクロセパレーターを用いて分級して、平均粒
子径５μｍと２０μｍの２種類の光選択機能性樹脂ビー
ズを製造した。なお、得られた光選択機能性樹脂ビーズ
中のネオジム元素の含有率は１２重量％であった。

【００３０】［実施例１］メチルメタクリレートの部分
重合体（重合率２０％）と共重合モノマーとの混合液１
００重量部に、重合触媒としてα，α’−アゾビス−
（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．０４重量部、
ジオクチルスルホサクシネート・ナトリウム塩０．００
５重量部を添加した。次いで、上記製造例で得られた平
均粒子径５μｍのネオジム含有メタクリル樹脂ビーズ
０．１重量％を添加、混合して、脱気した。その後、予
め板厚が２ｍｍとなるように設定された強化ガラスと軟
質塩化ビニル製ガスケットとで構成された鋳型内に注入
し、７０度の温水中に８０分間浸漬し、さらに１３０℃
の空気浴中で８０分間放置して重合を完結させ、鋳型か
ら取り出し、厚さ２ｍｍの光拡散板を得た。

【００３１】かくして得られた光拡散板を、サーキュラ
ーフレネルレンズパターンを有する黄銅製のレンズ型を
用いて、加熱プレス法により成形して、ピッチ０．２２
９ｍｍの片面にサーキュラーフレネルレンズを有するフ
レネルレンズシートを得た。

【００３２】得られたフレネルレンズシートと、前面
（観察側の面）にブラックストライプを施した、上記製
造例で得られたネオジム含有メタクリル樹脂ビーズを４
重量％含有し、ピッチ０．７８ｍｍの両面レンチキュラ
ーレンズシートとを組み合わせて、図１〜２に示すよう
な透過型スクリーンを作製した。この透過型スクリーン
をプロジェクションテレビに取り付け、スクリーンゲイ
ン、コントラスト及び虹現象を評価して、その結果を表
１に示した。

【００３３】［実施例２］メタクリル樹脂ビーズとして
上記製造例で得られた平均粒子径２０μｍのものを用い
且つ該メタクリル樹脂ビーズの添加量を０．５重量％と
することを除いて、上記実施例１と同様の手順を行っ
た。

【００３４】［比較例１］サーキュラーフレネルレンズ
パターンを有する黄銅製のレンズ型を用いて、平均粒子
径５μｍのシリカ粒子を０．３重量％含有する厚さ２ｍ
ｍのメタクリル樹脂板を加熱プレス法により成形してフ
レネルレンズシートを得た。

【００３５】かくして得られたフレネルレンズシートを
使用することを除いて、上記実施例１と同様にして透過
型スクリーンを作製した。この透過型スクリーンを上記
実施例１と同様にしてプロジェクションテレビに取り付
け、スクリーンゲイン、コントラスト及び虹現象を評価
して、その結果を表１に示した。

【００３６】［比較例２］厚さ２ｍｍのメタクリル樹脂
板として平均粒子径５μｍのシリカ粒子を１．０重量％
含有するものを用いることを除いて、上記比較例１と同
様の手順を行った。

【００３７】［比較例３］厚さ２ｍｍのメタクリル樹脂
板としてシリカ粒子を含有しないもの（三菱レイヨン社
製アクリライトＬ＃００１）を用いることを除いて、上
記比較例１と同様の手順を行った。

【００３８】

【表１】 ［注］ コントラスト ○： 良い ×： 悪い 虹現象 ○： 観察されない ×： 観察された。

【００３９】表１から明らかなように、本発明のフレネ
ルレンズシートおよび透過型スクリーンを用いた実施例
１及び実施例２では、虹現象の発生がなく、高いコント
ラストを有する明るい高品質の画像が得られた。これに
対して、従来の光拡散剤ビーズ含有のフレネルレンズシ
ートを用いた比較例１では、虹現象の発生はないもの
の、コントラストに劣る画像であった。従来の光拡散剤
ビーズ含有のフレネルレンズシートを用いた比較例２で
は、虹現象の発生はなく、光拡散性には優れているもの
の、スクリーンゲインが極端に低下し、非常に暗い画像
しか得られず、コントラストにも劣るものであった。光
拡散剤ビーズをも含有しない従来のフレネルレンズシー
トを用いた比較例３では、虹現象の発生が観察され、コ
ントラストにも劣る画像であった。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフレネル
レンズシートおよび透過型スクリーンによれば、特定の
光選択機能性樹脂ビーズを使用することによって、虹現
象がなく、優れた光拡散性を有するとともに、高いコン
トラストを有する高品質の映像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフレネルレンズシート及びこれを用い
た透過型スクリーンの一実施形態を示す斜視図である。

【図２】図１の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１ レンチキュラーレンズシート ２ フレネルレンズシート １１ 入射側レンチキュラーレンズ １２ 出射側レンチキュラーレンズ １３ ブラックストライプ ２１ 入射平面 ２２ フレネルレンズ ２３ 光選択機能性樹脂ビーズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネオジム元素を０．０５〜２０重量％含
   有する光選択機能性樹脂ビーズを０．０５〜２０重量％
   含有することを特徴とするフレネルレンズシート。
2. 【請求項２】 前記光選択機能性樹脂ビーズは平均粒子
   径が２〜５０μｍであることを特徴とする、請求項１に
   記載のフレネルレンズシート。
3. 【請求項３】 請求項１〜２のいずれかに記載のフレネ
   ルレンズシートが光源側に配置されており、レンチキュ
   ラーレンズシートが観察側に配置されてなることを特徴
   とする透過型スクリーン。