JPWO2007018064A1 - レンチキュラーレンズシート - Google Patents

Abstract

本発明は、入射面側に複数のシリンドリカルレンズからなるレンズ列を備え、前記レンズ列の非集光部に凸部を有し、該凸部に光吸収層を備えたレンチキュラーレンズシートであって、該レンズ列のピッチが０．５ｍｍ未満であり、前記凸部の最下部とシート主面とのなす角度θ１が４５°以上であり、前記凸部の頂部とシート主面とのなす角度θ２より大きく、凸部の頂点からシート厚み方向に１０μｍ離れた位置における凸部の幅が１５０μｍ以下であることを特徴とするレンチキュラーレンズシートであり、レンズ列のピッチが小さい場合であってもレンチキュラーレンズの凸部に形成される遮光層を容易な手段で充分厚くかつ均一に形成することができるので、外光コントラストを高くすることができる

Description

本発明は、背面投写型テレビジョン等に用いられる背面投写型スクリーンを構成するレンチキュラーレンズシートに関する。

従来から背面投写型表示装置には、背面投写型プロジェクタとフレネルレンズ及び縦ストライプのレンチキュラーレンズとが使用されている。図１は、背面投写型スクリーンの一構成例を示す断面図である。図１に示すように、背面投写型スクリーン１は、レンチキュラーレンズシート１１、フレネルレンズシート１２、遮光パターン１３を有する。

レンチキュラーレンズシート１１は、レンチキュラーレンズ１１０が光入射面側に設けられたシートから構成されている。このレンチキュラーレンズ１１０は、かまぼこ型の複数の縦長シリンドリカルレンズから構成され、それぞれが等間隔になるように配置されている。フレネルレンズシート１２は、フレネルレンズ１２０が光出射面に設けられたシートから構成されている。フレネルレンズ１２０は、等間隔の微細ピッチで同心円状に配列されたレンズである。遮光パターン１３は、黒インク等からなる光吸収層であり、レンチキュラーレンズ１１０による集光部以外の部位に設けられている。

図１に示すように、レンズシート１１，１２は近接し、これによって背面投写型スクリーン１を構成している。背面投写型スクリーン１において、図示しない背面投写型プロジェクタからの光は、フレネルレンズ１２０の反対側から入射される。入射された光は、フレネルレンズシート１２内を通過してフレネルレンズ１２０側へと出射される。この出射された平行光または収束光は、レンチキュラーレンズシート１１により水平方向に大きく拡散される。これによって、水平方向の広い視野範囲で映像を観察することが可能となる。

レンチキュラーレンズにおいては出射面に遮光層パターンが形成され、外光コントラストの改善が図られている。レンチキュラーレンズシートに遮光パターンを形成する方法としては、レンチキュラーレンズシートの出射面側に凸状部を設け、凸状部へのスクリーン印刷、ロール印刷などが適用されている。この凸状部はレンチキュラーレンズから出射される映像光を遮らない形状にする必要がある。

また近年背面投写型プロジェクタとして、液晶表示装置（以下ＬＣＤと称する）やデジタルマイクロミラーデバイス（以下ＤＭＤと称する）を用いた背面投写表示装置も多く使用されている。

従来、レンチキュラーレンズにおけるレンズ列のピッチは１〜０．５ｍｍなどであったが、近年は映像の精細化などの要求により、ピッチが０．５ｍｍより小さなレンチキュラーレンズシートが求められている。
またさらに、ＬＣＤやＤＭＤを映像源とした背面投写型表示装置においては、スクリーンの周期的構造に起因してモアレ障害が発生する場合がある。このモアレ障害を避けるために、レンチキュラーレンズのピッチは０．３ｍｍ以下などとますます小さくなる傾向がある。

しかし従来の凸状部を設けたレンチキュラーレンズでは、ピッチが小さなレンチキュラーレンズの凸状遮光部へインクを塗布した場合、図４のように凸状遮光部の角（矢印）部分のインク厚みが薄くなり、インク厚みムラが発生しやすい。そのため、外光コントラストが悪化してしまう。これはインクの表面張力などの影響によると考えられる。

図２はレンズ列のピッチとインク厚みとの関係を示す例である。図４のような形状のレンチキュラーレンズであって、遮光層の幅をピッチの７０％としたものを作製し、ロールコーターによって黒インクを塗布したものである。図２に示すように、レンチキュラーレンズのピッチが小さくなると全体的にインクの厚みが薄くなり、コントラストが低下する傾向にある事がわかる。

さらに、図３にインクの塗布厚みと光線透過率を評価した結果の一例を示す。インクの塗布厚みが４μｍ以下になると急激に光線透過率が増している。これはすなわち外光を充分に吸収できないことを示している。
インク中の遮光材料は一般にカーボン顔料などが用いられているが、塗工性、硬化性等を考慮すると、顔料の混合割合には上限があるので、充分な黒味を得るためにインクの厚みを大きくすることは、コントラスト改善において重要である。

インク厚みを増すためにレンチキュラーレンズシートに塗布するインク厚みを単純に増した際に、図４のような従来の台形状の凸状部を有するレンチキュラーレンズの場合は、頂部のインク厚みが過多になり、インクの硬化性に問題が生じる場合がある一方、図４の矢印で示す部分でインク厚みが充分に厚くならず、コントラストの改善効果が得られないことがある。

また特許文献１に示されるような凸部形状であると、映像光を遮らない効果は発揮されるものの、凸部の裾部の傾斜がなだらかであるために、傾斜部へ塗布されるインクの厚みが薄くなり、コントラストが悪化してしまう。そして、レンチキュラーレンズにおけるレンズ列のピッチが小さいほど上述のインク厚みムラの問題は大きい。

また、特許文献２に、粘着性を利用して遮光層を転写するファインピッチな印刷の方法が開示されているが、その工程は複雑である。転写印刷法では、転写シートの保護フィルムやベースフィルムなどが必要であり、廃棄物が多い、という問題もある。

したがって、特にピッチが小さなレンチキュラーレンズシートの遮光層形成において、簡易な方法で遮光層の厚みを充分厚くかつ均一に形成する方法が求められている。

実新昭５９−８７０４２号公報 特開平９−１２０１０１号公報

上記の点に鑑み、本願発明の目的は、レンチキュラーレンズにおけるレンズ列のピッチが小さい場合であっても高いコントラスト性能を発揮できる遮光層を容易に形成できるレンチキュラーレンズシートを提供することである。

課題を解決する本発明は、入射面側に複数のシリンドリカルレンズからなるレンズ列を備え、前記レンズ列の非集光部に凸部を有し、該凸部に光吸収層を備えたレンチキュラーレンズシートであって、該レンズ列のピッチが０．５ｍｍ未満であり、前記凸部の最下部とシート主面とのなす角度θ１が４５°以上であり、前記凸部の頂部とシート主面とのなす角度θ２より大きく、凸部の頂点からシート厚み方向に１０μｍ離れた位置における凸部の幅が１５０μｍ以下であることを特徴とするレンチキュラーレンズシートである。

また本発明は、前記凸部の頂部の断面形状が略円形の一部である上記のレンチキュラーレンズシートである。

また本発明は、断面形状が略円形の前記凸部の頂部における曲率半径が１ｍｍ以下である上記のレンチキュラーレンズシートである。

さらに本発明は、前記凸部の最下部とシート主面とのなす角度が６０°以上９０°未満である、上記のレンチキュラーレンズシートである。

さらに本発明は、前記凸部の頂点からシート厚み方向に１０μｍ離れた位置における凸部の幅が、前記凸部の最下部の幅に対し、８０％以下である、上記のレンチキュラーレンズシートである。

本発明によれば、レンチキュラーレンズにおけるレンズ列のピッチが小さい場合であってもレンチキュラーレンズの凸部に形成される遮光層を容易な手段で充分厚くかつ均一に形成することができるので、外光コントラストを高くすることができる。またレンチキュラーレンズから出射される映像光を遮らない凸部形状とすることができる。さらに遮光層の厚みを過度に厚くしないので、インクの硬化性に問題が生じにくい。また凸部の形状を本発明の形状とするだけでよいのでレンズの形状を変更する必要がない。

背面投写型スクリーンの概略構成図である。 従来技術におけるレンズ列のピッチとインク厚みとの関係を示す図である。 インクの塗布厚みと光線透過率を示す図である。 従来技術における凸部の断面形状を示す図である。 本発明の実施の一態様における凸部の断面形状を示す図である。 本発明の実施の一態様における凸部の断面形状を示す図である。 本発明の実施の一態様における遮光層の断面形状を示す図である。 本発明の実施の一態様における遮光層の断面形状を示す図である。 本発明における凸部頂部の幅を説明する図である。 本発明におけるθ１およびθ２を説明する図である。 従来技術における遮光層の断面形状を示す図である。 本発明に係るレンチキュラーレンズシートを製造するための一実施の態様を示す図である。 本発明の実施例および比較例に係る凸部位置とインク厚さを示す図である。 本発明の実施例１および２に係る凸部の断面形状を示す図である。 本発明の実施例３および４に係る凸部の断面形状を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照して説明する。
本発明で言う、凸部の頂点からシート厚み方向に１０μｍ離れた位置における凸部の幅の意味は、図９に示すように、凸部断面において、凸部の頂点からシート側厚み方向に１０μｍ離れた位置にシートの主面と平行な直線を引き、この直線と凸部の断面が交差した点と点との距離であり、図９では幅Ａで示されている。この幅Ａが１５０μｍより大きいと、図１１において矢印に示すように、凸部の平坦な部分の端のインクが薄くなってしまい、コントラストが低下する、ということがわかった。

ここで、本発明で言う角度θ１、θ２について図１０で説明する。図１０に示すようにθ１は凸部の最下部における凸部斜面とシート主面とのなす角度であり、θ２は凸部の頂部とシート主面とのなす角度である。ここで、主面とは、スクリーンを２次元平面としたときのスクリーンと平行な仮想的な平面である。

本発明のレンチキュラーレンズシートの１例について図５を用いて説明する。図５は本発明のレンチキュラーレンズシートの一例を示す概略図である。同図に示す通り、この例のレンチキュラーレンズシートにおけるレンズ列のピッチは約３００μｍであり、凸状遮光部の頂部において平坦部の長さは約７５μｍである。前記凸状頂部に塗布されたインクは表面張力で丸くなるが、前記平坦部の長さが短いのでインク厚みが薄い箇所が発生せず、高いコントラストを発揮できる。

図６は本発明の別の例を示す概略図である。この例のレンチキュラーレンズシートのピッチは約３００μｍであり、図５と同じである。図６に示す通り、凸状頂部の曲率半径は約０．２ｍｍである。この場合、凸部の頂点から１０μｍにおける幅は約１２５μｍである。ここで、このように凸部の断面形状が頂部において滑らかな曲線である場合は、θ２は０°である。

このように凸状頂部が特定の丸みを帯びた形状であると、やはりインク厚みが薄い箇所が発生せず、高いコントラストを発揮することができる。また図５、図６のような形状以外にも、多角形や多角形と曲線を組合せた形状など、任意の形状を取ることができる。

さらに前期凸部の最下部とシート主面とのなす角度θ１が６０°以上であることが好ましい。図７に本発明に係るレンチキュラーレンズシートの一例を示す。この例では、θ１は７５°に設定されている。一方、図８に示す例ではθ１は５５°である。θ１が６０°より小さい場合は、図８に示すとおり、凸部斜面の遮光層の正面から見たときの見かけの厚みが薄くなる場合がある。

紫外線硬化性樹脂を基材としたインク（以下ＵＶインク）を用いる場合、本発明の効果は顕著である。一般にＵＶインクは塗布厚みを増した場合や、カーボン顔料などの光吸収材の濃度を増した場合、表面のみが硬化して内部が硬化しないという問題が生じる。そのため、図４のようなレンチキュラーレンズシートに塗布するインク厚みを単純に増した場合や、光吸収材の濃度を増しただけでは、厚い部分のインク硬化不良の問題が発生する。本発明のレンチキュラーレンズシートはインクを厚すぎず薄すぎず、均一な厚みで塗布することができる。

より具体的には、遮光層に被覆された面積のうち、遮光層の厚みが１μｍ以上１０μｍ以下である面積の割合を９０％以上とすることができる。

なお、本発明において凸状部の断面形状とはレンズ列の配列方向と平行で、シート面に垂直な方向に切断したときの形状を言う。

本発明のレンチキュラーレンズシートの形成方法は特に問わないが、例えば押出し成形、紫外線硬化樹脂による成形などを用いればよい。

本発明のレンチキュラーレンズシートの遮光層を形成する方法は特に問わないが、例えばロール印刷、スクリーン印刷などを用いることができる。なかでも、レンチキュラーレンズシートを成形しながら印刷できると言う点で、ロール印刷が好ましく、特に図１２に示すロールナイフコーターは塗布厚みが均一であるという点、凸状部の斜面へも印刷できる、という点で特に好ましい。

＜実施例１、２＞
図１４に示すような、頂部が略円形であり、凸部の最下部を含む一部が直線状の斜面である凸状部を有するレンチキュラーレンズシートを作製した。凸部の最下部とシート平面とのなす角度は図１４に示すように８５°とした。凸部の最下部の幅はレンズピッチの７０％である。実施例１および２のレンチキュラーレンズのピッチはそれぞれ０．２６５ｍｍと０．３１１ｍｍとした。凸部頂部の最小曲率半径はそれぞれ０．１４８ｍｍ、０．１８７ｍｍであり、凸部の頂点から１０μｍにおける幅はそれぞれ１０３μｍ、１２４μｍであった。その後、図１２に示すロールコーターを使用して、前記略円形凸部全面に紫外線硬化性黒インクを塗布した。

実施例１および２のレンチキュラーレンズシートを投写型表示装置に取り付け、スクリーン面の照度が３６０ルクスとなる室内で映像を観察した結果、コントラストに優れた映像を観視できた。また水平方向約６０°から映像を観察した場合でも問題はなかった。

＜実施例３、４＞
図１５に示すように、頂部に平坦部を有し、凸部の最下部を含む一部が直線状の斜面であり、中間が略円弧の一部である凸状部を備えたレンチキュラーレンズシートを作製する。凸部の最下部とシート平面とのなす角度は８５°とする。実施例３および４のレンチキュラーレンズのピッチは０．２６５ｍｍと０．３１１ｍｍの２種類とする。凸部の頂点から１０μｍにおける幅はそれぞれ７０μｍ、８０μｍとする。その後、図１２に示すロールコーターを使用して、前記凸状部に紫外線硬化性黒インクを塗布する。該凸状部に塗布されたインクの硬化後の厚みはほぼ全面で１１μｍである。
本実施例１のレンチキュラーレンズシートを投写型表示装置に取り付け、スクリーン面の照度が３６０ルクスとなる室内で映像を観察すると、コントラストに優れた映像を観視できる。

＜実施例５＞
実施例１および２において、レンチキュラーレンズのピッチを０．１５ｍｍとし、凸部頂部の最小曲率半径を０．０６３ｍｍとした以外は実施例１および２と同様にしてレンチキュラーレンズシートを作製した。凸部の頂点から１０μｍにおける幅は６８μｍであった。その後、図１２に示すロールコーターを使用して、前記略円形凸部全面に紫外線硬化性黒インクを塗布した。

＜実施例６＞
図８に示すように、凸部の頂部から最下部までが略円形である凸状部を有するレンチキュラーレンズシートを作製した。凸部の最下部とシート平面とのなす角度は５４°とした。凸部の最下部の幅はレンズピッチの７０％である。実施例６のレンチキュラーレンズのピッチはそれぞれ０．２９５ｍｍとした。凸部頂部の最小曲率半径は０．１１８ｍｍであり、凸部の頂点から１０μｍにおける幅は９８μｍであった。その後、図１２に示すロールコーターを使用して、前記略円形凸部全面に紫外線硬化性黒インクを塗布した。

＜比較例１、２＞
図４に示すような略台形凸状部を有するレンチキュラーレンズシートを作製した。凸部の最下部とシート平面とのなす角度は８５°とした。比較例１および２のレンチキュラーレンズのピッチはそれぞれ０．２６５ｍｍと０．３１１ｍｍとし、凸部の頂点から１０μｍにおける幅はそれぞれ１６０μｍ、１９０μｍとした。その後、図１２に示すロールコーターを使用して、前記台形凸状部に紫外線硬化性黒インクを塗布した。

比較例１および２のレンチキュラーレンズシートを投写型表示装置に取り付け、スクリーン面の照度が３６０ルクスとなる室内で映像を観察した結果、実施例１および２のレンチキュラーレンズシートと比較してコントラストが劣っていた。また水平方向約６０°から映像を観察した場合、映像が暗くなると言う問題があった。さらに、凸状部の頂部はインクの硬化が不十分であった。

スクリーンのコントラストを評価するため、上記映像を観察した室内において、レンチキュラーレンズシート中央部正面の散乱反射輝度を測定した結果の一例を表１に示す。スクリーン面の照度は目視評価と同様に３６０ルクスであった。

表１の通り、実施例１のスクリーンは比較例２のスクリーンに比べて散乱反射輝度すなわち黒味が２４％改善されていることがわかる。

硬化後のインク厚み測定結果の１例を図１３に示す。なお同図では横軸は黒インクが塗布された幅を１として規格化した値が表示されている。

実施例６の０．２９５ｍｍピッチのレンチキュラーレンズシートについては、１μｍ以上の厚みに塗布された面積は約８６％であり、また１０μｍを超えて塗布された部分はなかった。したがってインクの硬化性を妨げるほど過度に厚く塗布される部分がなく、広い面積で充分な厚みに塗布されていた。

実施例５の０．１５ｍｍピッチのレンチキュラーレンズシートについては、１μｍ以上の厚みに塗布された面積は約９６％であり、また１０μｍを超えて塗布された部分はなかった。したがってインクの硬化性を妨げるほど過度に厚く塗布される部分がなく、広い面積で充分な厚みに塗布されていた。

実施例１の０．２６５ｍｍピッチのレンチキュラーレンズシートについては、１μｍ以上の厚みに塗布された面積は約９５％であり、また１０μｍを超えて塗布された部分はなかった。したがってインクの硬化性を妨げるほど過度に厚く塗布される部分がなく、広い面積で充分な厚みに塗布されていた。

一方、比較例２の０．３１１ｍｍピッチのレンチキュラーレンズシートについては、１μｍ以上の厚みに塗布された面積は約８４％であり、実施例より少なかった。また１０μｍを超えて塗布された部分が約３５％あり、この部分でインクの硬化不良が生じていた。

以上説明したように、本発明によれば、レンチキュラーレンズのピッチが小さい場合であってもレンチキュラーレンズの凸部に形成される遮光層を容易な手段で充分厚くかつ均一に形成することができるので、外光コントラストを高くすることができる。また凸部が出射光を遮らない形状とすることができる。また遮光層の厚みを過度に厚くしないので、インクの硬化性にも問題が生じない。

Claims (5)

1. 入射面側に複数のシリンドリカルレンズからなるレンズ列を備え、前記レンズ列の非集光部に凸部を有し、該凸部に光吸収層を備えたレンチキュラーレンズシートであって、該レンズ列のピッチが０．５ｍｍ未満であり、前記凸部の最下部とシート主面とのなす角度θ１が４５°以上であり、前記凸部の頂部とシート主面とのなす角度θ２より大きく、凸部の頂点からシート厚み方向に１０μｍ離れた位置における凸部の幅が１５０μｍ以下であることを特徴とするレンチキュラーレンズシート。
2. 前記凸部の頂部の断面形状が略円形の一部である請求項１に記載のレンチキュラーレンズシート。
3. 断面形状が略円形の前記凸部の頂部における曲率半径が１ｍｍ以下である請求項２に記載のレンチキュラーレンズシート。
4. 前記凸部の最下部とシート主面とのなす角度が６０°以上９０°未満である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンチキュラーレンズシート。
5. 前記凸部の頂点からシート厚み方向に１０μｍ離れた位置における凸部の幅が、前記凸部の最下部の幅に対し、８０％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンチキュラーレンズシート。
   
   

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