JP3665199B2

JP3665199B2 - 透過型スクリーンの製造方法

Info

Publication number: JP3665199B2
Application number: JP02068398A
Authority: JP
Inventors: 良夫阿部
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2018-02-02
Also published as: JPH11216773A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリアプロジェクションテレビ等に使用される透過型スクリーンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リアプロジェクションテレビ等に使用される透過型スクリーンとして、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、プリズム、光拡散層、外光吸収層、反射防止層等の光学要素が形成されたシート（以下、フレネルレンズ等の光学要素が形成されたシートを「シート部材」という。）を光源と観察者との間に複数枚重ねて配置し、視野の範囲を特定し、コントラストが高く均一な明るさの画像を得ようとしたものが用いられている。一般には、ＣＲＴからの映像光あるいは液晶を透過した映像光を一定の角度の範囲内に絞り込む機能を有するフレネルレンズシートと、観察者側の好適な角度の範囲に映像光を広げる機能を有するレンチキュラーレンズシートとが組み合わされた透過型スクリーンが用いられている。
【０００３】
シート部材が複数枚重ねられた透過型スクリーンにおいては、シート部材の材料として透光性の熱可塑性樹脂が用いられることが多い。熱可塑性樹脂からなるシート部材は剛性が低く、また透過型スクリーンが設置された環境の温湿度の変化によってシート部材の表面と裏面とで伸縮差が生じてしまうため、重なり合ったシート部材相互の密着性が低くなり、いわゆる“浮き”と呼ばれる現象が生じる。このため、透過型スクリーンに外観上の歪みが生じるだけでなく、画像の解像度が劣化したり、着色が発生したりするなどの問題が生じていた。
【０００４】
この問題を解決するため、複数枚のシート部材を同一方向で曲率が異なるように反らせたり、反対方向に反らせたりしたものを重ね合わせ、シート部材の周辺部を固定することによって、シート部材相互の密着力の向上を図った透過型スクリーンが検討されている（特開昭５８−１７８３４２号公報、特開昭５９−１１６９３８号公報、特開昭６０−６１７３８号公報、特開昭６２−１４６１２９号公報、特開平２−７２３４１号公報等を参照）。これら従来の透過型スクリーンを構成するシート部材に反りを与える方法としては、押出し成形等により光学要素が付与された、反りのない透光性樹脂シートを作製し、このシートを所定のサイズに切断した後、これを湾曲した型の上にのせ、成形時の残留応力が歪みとなって現われないように、熱変形温度以下の温度で該シートを長時間加熱して湾曲状に成形する方法が行われていた。
【０００５】
また、特開平５−２０４０４８号公報では、押出し成形により透光性樹脂シートに光学要素を付与する過程で、シートの表面と裏面とに温度差をつけることにより湾曲状に成形する方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
熱変形温度以下の温度で加熱することによりシート部材を湾曲させる方法には、湾曲形状を得るために長い加熱時間が必要であるという課題が存在する。また、この方法によって作製したシート部材をプロジェクションテレビにセットし、フラットな状態で保持すると、シート部材に元のフラットな形状に戻ろうとする力が働き、シート部材の反り量が減少してしまうため、プロジェクションテレビが設置された環境の温湿度が変化することによって浮きが生じやすいという課題が存在する。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、湾曲形状が経時的に変化せず、複数のシート部材が安定した密着状態を維持することができる透過型スクリーンの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明の透過型スクリーンの製造方法は、押出されたシート状の成形品が湾曲した形状になるような成形温度で透光性の熱可塑性樹脂を押出し成形し、当該湾曲した形状の成形品を、湾曲した形状を有する型の上に載置して、熱変形温度以下の温度で加熱することによって、透過型スクリーンを構成するシート部材に反りを付与することを特徴とする。本発明により、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た2枚式のもの、その他の種々の構成の公知の透過型スクリーンを製造することができる。
【０００９】
本発明でいう熱変形温度とは、ＪＩＳＫ７２０２またはＡＳＴＭＤ６４８に規定されている試験方法により求められる温度をいう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
透光性の熱可塑性樹脂を押出し成形する時に、成形品が湾曲した形状になるように反りを与えるためには、押出し成形により透光性樹脂シートに光学要素を付与する過程でシートの表面と裏面とに温度差をつければよい。シートの表面と裏面とに温度差をつけるためには、成形品の両面をそれぞれ成形する型の温度を異ならせたり、シートの表面または裏面に冷風を吹き付けたり、シートの表面または裏面をヒーターで加熱したりするなどの手段によりシートの表裏面に温度差を設け、次いでシート引取りロール等で引張り操作を行いながら冷却する方法をとれば良い。
【００１１】
また、シート部材を熱変形温度以下の温度で加熱する際には、押出し成形された成形品を所望の反り量の湾曲した型に載せ、熱風を成形品に吹き付け、あるいは赤外線を成形品に照射すれば良い。
【００１２】
押出し成形の際に、表面と裏面とで温度差を付けることのみによってシート部材に反りをつけようとすると、所望の反り量を得るために選択し得る成形温度の範囲が狭く、その条件設定が難しい。また、この方法によってシート部材に付けられる反り量は一定の範囲の大きさに限られてしまう。さらに、この方法では、表面と裏面との間に残留応力量の差が残っているため、シート部材の製造段階で所望の反り量が得られたとしても、その後も徐々に反り量が増加し続け、他のシート部材と組合わせてセット化した時に、シート部材相互の密着力が強くなりすぎて、プロジェクションテレビの輸送時等に僅かの振動が与えられただけで、シート部材に擦れ傷がついてしまうことがある。
【００１３】
本発明では、透光性の熱可塑性樹脂を押出し成形する時に、成形品が湾曲した形状になるように反りを与えた上で、該成形品を湾曲した形状の型の上に載置し、熱変形温度以下の温度で加熱しているので、押出し成形時に残留した応力が、後の工程でシートが加熱（いわゆるアニーリング）されることによって除去される。すなわち、本発明では、押出し成形時に発生した、表面と裏面とで異なる大きさの残留応力が、アニーリングの過程で除去されることによって生じる、シート部材の表面と裏面との収縮量の差を利用して反りの付与がなされる。したがって、押出し成形時に最終的に必要とされる大きさの反り量を確保する必要がないので、押出し成形の条件設定の自由度が高い。また、押出し成形時にあらかじめ反りが与えられているので、アニーリングの時間も短時間で済む。本発明の方法で得られたシート部材は、残留応力が除去された状態で安定しているので、長時間経過しても反り量が増加・減少することがない。
【００１４】
本発明で用いられる透光性熱可塑性樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート−スチレン共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明の方法により製造される、透過型スクリーンを構成するシート部材の一例の側断面図を図1に示す。透過型スクリーン１は、レンチキュラーレンズシート２およびフレネルレンズシート３から構成されている。透過型スクリーン１には光源からの光が投射される。レンチキュラーレンズシート２の出光側の面における、投射光が出射する部分以外の部分には、一般に凸状のブラックストライプが形成されている。なお、図1ではレンチキュラーレンズシート２およびフレネルレンズシート３に応力がかかっていないときの形状を明らかにするために両シートが離れた図を示しているが、後記するように、透過型スクリーンの使用状態では、両シートの周辺部が固定されることによって両者が密着するようになっている。
【００１６】
レンチキュラーレンズシート２は、映像光を投射する光源側に配置されたフレネルレンズシート３に向く方の面が凸となるように上下方向に湾曲した形状を有する。例えば、１０１６ｍｍ×７６２ｍｍに裁断されたレンチキュラーレンズシートの短辺を支持しながら吊り下げた状態で反り量（反りの最大深さ）を測定した時に、反り量は７０ｍｍである。レンズシートのサイズや使用条件によって反り量の好ましい範囲は異なるが、この方法によって測定した時の反り量は、画面サイズが４０〜５０インチのレンズシートでは３０〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。フレネルレンズシート３は、レンチキュラーレンズシート２と同じ方向が凸になるように反りが与えられている。フレネルレンズシート３の反り量はレンチキュラーレンズシート２の反り量よりも小さい。
【００１７】
本発明の方法により製造された透過型スクリーンは、レンチキュラーレンズシート２およびフレネルレンズシート３が密着するように、粘着テープで貼り付ける、枠に挟み込むなどの所定の方法で周辺部が固定されてリアプロジェクションテレビに取り付けられる。
【００１８】
本発明に利用される押出し成形機の一例の概略構成図を図２に示す。図２により本発明における押出し成形法の一例を説明する。まず、２５０℃程度の温度で溶融されたペレット状のポリメチルメタクリレート（熱変形温度９２℃）に光拡散剤（例えば、アクリル系架橋ビーズ）を分散させ、押出機４に接続されたＴダイス５から光拡散剤を含むポリメチルメタクリレートを溶融した状態でシート状に押し出す。この溶融した状態のシート状物を、入光側のレンチキュラーレンズを反転した形状を表面に有する加熱された第１ロール６と、出光側のレンチキュラーレンズおよびブラックストライプ形成用凸部が反転された形状を表面に有する第２ロール７（例えば、第１のロール６よりも３０℃高い温度に加熱されている。）との間に挟持させ、かつ溶融したシート状物を第２ロール７に半周程度巻き付くように導き、さらに第２のロール７よりも例えば２０℃高い温度に加熱された平滑表面を有する第３ロール８に半周程巻き付くように溶融したシート状物を導く。これにより、入光側の面および出光側の面に所定のレンチキュラーレンズ形状およびブラックストライプ形成用凸部が設けられたレンチキュラーレンズシートが得られる。図２に示す構成の押出し成形機では、第３ロール８の温度を調整することにより、表面と裏面とが例えば５℃の温度差をもつように第３ロール８出口での樹脂の温度を調整することができる。
【００１９】
第３ロール８から出てきたシート状物は、引取りロール９ａ、９ｂにより引張り操作が行われながら熱変形温度以下まで冷却される。この後、断裁機１０により所望のサイズに断裁される。第３ロール８出口でシート状物の表面が裏面より低い温度であるため、引取りロール９ａ、９ｂによる引張り操作によって、表面に裏面よりも大きな応力歪みが生じる。
【００２０】
断裁されたシート状物１１は、ブラックストライプ形成用凸部の表面に遮光性の物質を塗布するなどの方法により遮光層が形成された後、図３に示すように反り型１２にセットされる。ポリメチルメタクリレートの熱変形温度以下の温度の熱風を吹き付ける（例えば、８０℃の温風を５分間。）ことなどにより、このシート状物１１が加熱されて反り付けがなされ、所望の反り量のレンチキュラーレンズシートが得られる。１０１６ｍｍ×７６２ｍｍのレンチキュラーレンズシートに対して７０ｍｍの反り量を得るのであれば、図３に示す型１２の反りの深さも７０ｍｍとすれば良い。
【００２１】
本発明の方法により製造したレンチキュラーレンズシートをフレネルレンズシートと組み合わせ、通常の室内の温湿度（２５℃、５０％ＲＨ）でリアプロジェクションテレビのキャビネットにセットして放置した場合のレンチキュラーレンズシートの反り量の経時変化を測定した。また、同じ材料からなり全体が平らなレンチキュラーレンズシートを、後から熱変形温度以下の温度（７０℃、１８時間）で反り加工した従来のレンチキュラーレンズシート（従来技術１）、および押出し成形法により透明樹脂シートにレンズ形状を付与する過程で表裏面に温度差をつけて湾曲させた従来のレンチキュラーレンズシート（従来技術２）を、同じ温湿度の室内に放置した場合の反り量の経時変化を測定した。測定結果を図４に示す。ここで、反り量は、キャビネットの枠からレンチキュラーレンズシートを取り外し、短辺を２点で支持しながら吊り下げた状態で、反りの最大深さを測定した値である。なお、反り量の測定後、ただちにキャビネットの枠にレンチキュラーレンズシートを再セットした。
【００２２】
図４から明らかなように、従来の方法により製造したレンチキュラーレンズシートにおいては、反り量が増加（従来技術２）あるいは減少（従来技術１）していくのに対して、本発明の方法により製造したレンチキュラーレンズシートは、反り量が安定しており、反り量が増加・減少することがない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の方法により透過型スクリーンを製造すれば、反り量が経時的に変化することがなく、長期間複数枚のレンズシートを組み合わせて使用しても複数のシート部材間に隙間が生じて浮きが発生したり、逆にレンズシート間の密着が強くなりすぎて擦れキズが発生したりすることがなく、画質が劣化するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により製造される透過型スクリーンを構成するシート部材の一例の側断面図である。
【図２】本発明で利用される押出し成形機の一例の概略構成図である。
【図３】湾曲した形状の型にシート状成形品を載置した様子を示す図である。
【図４】本発明により製造されたレンチキュラーレンズシートと、従来の方法により製造されたレンチキュラーレンズシートとの反り量の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１：透過型スクリーン
２：レンチキュラーレンズシート
３：フレネルレンズシート
４：押出機
５：Ｔダイス
６：第１ロール
７：第２ロール
８：第３ロール
９ａ，９ｂ：引取りロール
１０：断裁機
１１：シート状物
１２：反り付与型

Claims

押出されたシート状の成形品が湾曲した形状になるような成形温度で透光性の熱可塑性樹脂を押出し成形し、当該湾曲した形状の成形品を、湾曲した形状を有する型の上に載置して、熱変形温度以下の温度で加熱することによって、透過型スクリーンを構成するシート状の部材に反りを付与することを特徴とする透過型スクリーンの製造方法。