JP5407109B2 - 透過型スクリーン - Google Patents
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Description
Silicon; 反射型液晶パネルの一種)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)などの表示デバイスを用いて変調された投射光を透過型スクリーンの裏側から投射するものである。このMD方式プロジェクションテレビは、40インチ以上の大型化が容易であり、デジタル表示のため画質も良好で、ディスプレイ本体のコストも比較的安価に製造できるため、今後の家庭用の大型ディスプレイとして大変注目されている。
される。このような厚さで強靭で高い剛性があり、しかも安価な材料としてMS(MMAとスチレンの共重合樹脂)やポリカーボネートアロイ、ポリスチレンなどが使用される。
基材Aの線膨張係数(JIS K7197):α×10−5(/ケルビン)、
基材Aの吸水率(JIS K7209):a(%)、
基材Bの線膨張係数(JIS K7197):β×10−5(/ケルビン)、
基材Bの吸水率(JIS K7209):b(%)、
基材Cの線膨張係数(JIS K7197):γ×10−5(/ケルビン)、
基材Cの吸水率(JIS K7209):c(%)、
基材Dの線膨張係数(JIS K7197):k×10−5(/ケルビン)、
基材Dの吸水率(JIS K7209):f(%)、
これらの線膨張係数と吸水率の関係が、αa<5、且つβb<7、且つγc<5、且つkf<5の関係を満足する基材を用い、かつ、
前記レンズ群部はシリンドリカルレンズ群のレンチキュラーレンズであり、かつ、前記平坦層内の単位シリンドリカルレンズ同士の境界部にあたる箇所に遮光パターン層を有し、該遮光パターン層と光拡散基板(基材B)の距離をBLとした際に、距離BL<2.0mmであることを特徴とする透過型スクリーンである。
基材Bの線膨張係数(JIS K7197):β×10−5(/ケルビン)、
基材Bの吸水率(JIS K7209):b(%)、
基材Cの線膨張係数(JIS K7197):γ×10−5(/ケルビン)、
基材Cの吸水率(JIS K7209):c(%)、
基材Dの線膨張係数(JIS K7197):k×10−5(/ケルビン)、
基材Dの吸水率(JIS K7209):f(%)、
これらの線膨張係数と吸水率の関係が、βb<5、且つγc<5、且つkf<5の関係を満足する基材を用い、かつ、
前記レンズ群部はシリンドリカルレンズ群のレンチキュラーレンズであり、かつ、前記平坦層内の単位シリンドリカルレンズ同士の境界部にあたる箇所に遮光パターン層を有し、該遮光パターン層と光拡散基板(基材B)の距離をBLとした際に、距離BL<2.0mmであることを特徴とする透過型スクリーンである。
以下、本発明の第1の実施形態について図1から図9を参照して説明する。
(透過型スクリーンの構造)
本実施形態では、上記フレネルレンズスクリーン20と組み合わせて透過型スクリーンを構成する光拡散レンズアレイシート10として、図1に示すレンチキュラーレンズシート(平面上にシリンドリカルレンズが並んだレンズシート)を用いる場合を示す。すなわ
ち、フレネルレンズスクリーン20のフレネルレンズ部21を光拡散レンズアレイシート10に対向させて配置して透過型スクリーンを構成する。以下の図表において、光拡散レンズアレイシート10を略して「レンチ」と呼ぶ。
く問題があるので反り量を少なくすることが望ましい。
基材Aの線膨張係数(JIS K7197):α×10−5(/ケルビン)、
基材Aの吸水率(JIS K7209):a(%)、
基材Bの線膨張係数(JIS K7197):β×10−5(/ケルビン)、
基材Bの吸水率(JIS K7209):b(%)、
基材Cの線膨張係数(JIS K7197):γ×10−5(/ケルビン)、
基材Cの吸水率(JIS K7209):c(%)、
基材Dの線膨張係数(JIS K7197):k×10−5(/ケルビン)、
基材Dの吸水率(JIS K7209):f(%)、
環境試験における信頼性を維持するために、これらの線膨張係数と吸水率の関係が、以下の式1から式4、
αa<5 (式1)
βb<7 (式2)
γc<5 (式3)
kf<5 (式4)
の関係を満足する材料で光拡散レンズアレイシート10及びフレネルレンズスクリーン20を構成する。
ると考えられる。そのため、基材の変形の残留量は、基材の線膨張係数が大きいほど大きく、基材の吸水率が大きいほど大きく、基材を常温から高温に上げ再び常温に戻した場合に基材に残留する変形量は、基材の線膨張係数×基材の吸水率に比例すると考えられる。
基材Aの変形残留量=αa<Vc
基材Bの変形残留量=βb<Xc
基材Cの変形残留量=γc<Yc
基材Dの変形残留量=kf<Zc。
接合層13または接合層15の一方あるいはその両方が、光透過性の粘着剤又は接着材
中に光拡散性微粒子を分散して光拡散性を有する光拡散接合層である構成とすることにより、接合層を光拡散層と兼用する。この場合は、接合層を光拡散層と兼用するので、簡素な構成とすることができる。すなわち、この場合、図1の構成で接合層13か接合層15の一方あるいはその両方が光拡散板基板14(基材B)と組み合わされて2層構造あるいは3層構造の光拡散層を構成できる。
光拡散レンズアレイシート10の構成を、レンズ群部19、レンズ支持基材18、遮光パターン(BS)層16、粘着または接着の接合層15、(第1の)光拡散板基板14(基材B)、粘着または接着の接合層13、第2の光拡散層、表面支持層12、表面処理層11からなる構成にする。すなわち、図1の表面支持層12と接合層13の間に第2の光拡散層を挿入する。第2の光拡散層は、光拡散性微粒子が分散混合されてなる構成のインキの塗布、あるいは前記インキ層の転写により形成する。ここで、第1の光拡散板基板14(基材B)と第2の光拡散層の拡散度合いは、「第1<第2」の関係が望ましく、第2の光拡散層の拡散度合いはヘイズ値で70%〜90%の値であることが好適である。変形例2の場合、最大板厚に設定され、光拡散レンズアレイシート10全体としての主たる剛性を持つ基板は(第1の)光拡散板基板14(基材B)であり、光拡散性微粒子が分散混合された押出し成形などによる光拡散板基板14(基材B)を中心として、変形に影響の大きいレンズ支持基材18(基材C)と表面支持層12(基材A)とが、厚さ方向に対称に配置する。
光拡散レンズアレイシート10の構成を、レンズ群部19、レンズ支持基材18、遮光パターン(BS)層16、粘着層15、光拡散板基板14(基材B)を、第1光拡散層と第2光拡散層の順に積層一体化された2層に構成し、接合層13、表面支持層12、表面処理層11から成る構成にする。この第1の光拡散層と第2光拡散層は、光拡散性微粒子の分散濃度が異なる樹脂層を共押出し成形して積層一体化された1枚の光拡散板基板14(基材B)であり、層内の拡散度合いにおいては、「第1<第2」の関係が望ましく、第2の光拡散層の拡散度合いはヘイズ値で70%〜90%の値であることが好適である。変形例3の場合、光拡散レンズアレイシート10全体としての主たる剛性を持つ最大板厚に設定される基板は光拡散板基板14(基材B)であり、光拡散板基板14(基材B)を中心として、変形に影響の大きいレンズ支持基材18と表面支持層12を対称に、すなわち、レンズ支持基材18と表面支持層12を同じ材質で同じ厚さで形成する。
光拡散レンズアレイシート10が図4に示す構造をとり、レンズ部とレンズ支持基材18が同一の材料で一体形成されたレンズ付きフイルムで、遮光パターン(BS)層16、粘着または接着の接合層15、光拡散板基板14(基材B)、粘着または接着の接合層13、表面支持層12、表面処理層11からなる構成であり、レンズ支持基材18/光拡散板基板14(基材B)/表面支持層12からなる3基板を、粘着・接着層を介して積層一体化した構成にする。このレンズ部とレンズ支持基材18が同一の材料で一体形成されたレンズ付きフイルムはフイルム成形押し出し時に、レンズ付き冷却ロールでレンズがフイルム上に一体成形することによって得られる。
フレネルレンズスクリーン20は、図1に示すように、投射光の入射側(同図の右側)から、正反射防止機能および光拡散機能を奏する微細凹凸23、光拡散性微粒子(フィラー)が分散されてなるフレネルレンズ用光拡散基板22、同心円状のフレネルレンズ部21が順次配置されてなる構成であり、フレネルレンズ用光拡散基板22の片面に、放射線硬化型樹脂の硬化物からなるフレネルレンズ部21が重合接着されてなり、フレネルレンズ用光拡散基板22の反対面の投射光入射面には微細凹凸23を施す。そして、フレネルレンズ用光拡散基板22の投射光の入射面に微細凹凸23を形成することにより、その拡散度合いを、ヘイズ値で、50%〜70%の値に設定する。フレネル側のフレネルレンズ用光拡散基板22(基材D)の材料としては、線膨張係係数をk×10-5/ケルビンとあらわし吸水性をf%とあらわした時、それぞれの値が低い樹脂が好ましく、図6から図9に示すように、その積であるk×fが5以下になるような基材を選定する。
10の厚みをLt(mm)とあらわし、フレネルレンズスクリーン20の厚みをFt(mm)とあらわした場合に、LtとFtの積が2<Lt×Ft<10の範囲になるように構成することで良好な特性の透過型スクリーンを得る。別の視点から見ると、mm単位であらわしたLtが1.5以上で、かつ、mm単位であらわしたFtが1.5以上の場合に良好な特性が得られる。
することになる。本実施形態の図6のF−8は、フレネルレンズ用光拡散基板22の主材料として、屈折率1.58のPCアロイ(PCとPETのアロイ)、光拡散性微粒子として、平均粒径10μm、屈折率1.525のMS微粒子やスチレン系又はアクリル系などの有機フィラーを使用した。フレネルレンズ用光拡散基板22の主材料と光拡散性微粒子との屈折率差(上記の場合、0.055)は、上記に限るものではないが、相対的に光拡散レンズアレイシート10よりも薄いフレネルレンズスクリーン20で、光拡散レンズアレイシート10と同程度に高い拡散度合いを奏するために、光拡散レンズアレイシート10の光拡散板基板14(基材B)における主材料と光拡散性微粒子の屈折率差よりも大きいことが好適である。
以下、本発明の第2の実施形態について図10から図18を参照して説明する。
(透過型スクリーンの構造)
本実施形態では、上記フレネルレンズスクリーン20と組み合わせて透過型スクリーンを構成する光拡散レンズアレイシート10として、図10に示すレンチキュラーレンズシート(平面上にシリンドリカルレンズが並んだレンズシート)を用いる場合を示す。光拡散レンズアレイシート10は、図10に示すように、フレネルレンズスクリーン20に面する側から、放射線硬化型樹脂の硬化物からなるレンズ群部19、レンズ支持基材18(基材C)、粘着感光材による平坦層17、遮光パターン(BS)層16、接着(粘着)接合層15、光拡散板基板14(基材B)、表面処理層11が略この順に層状に配置され、組立時に少しの反り初期変形などを与えて、ほぼ平面を保った状態で取り付けられる平板部材である。光軸方向から見た形状はフレネルレンズスクリーン20の外形と同様な略長方形状とされている。
図10に第2の実施形態の光拡散レンズアレイシート10を示す。第2の実施形態では
、光拡散レンズアレイシート10を2つの基材で構成する。基材層として、光拡散板基板14(基材B)とレンズ支持基材18(基材C)の2層の光拡散レンズアレイシート10とフレネルレンズスクリーン20を組み合わされた透過型スクリーンにする。この場合は、この光拡散レンズアレイシート10は光拡散板基板14(基材B)とレンズ支持基材18(基材C)の2層の基材で組み合わせるために3層基材の光拡散レンズアレイシート10のように対称な構造にできない。ここで、光拡散レンズアレイシート10では、光拡散板基板14(基材B)の厚さをBt、レンズ支持基材18(基材C)の厚さをCtと表わしたとき、Bt>5Ctにすることが望ましい。
上記基材層の線膨張係数と吸水率を下記のように表わすとき、
基材Bの線膨張係数(JIS K7197):β×10−5(/ケルビン)、
基材Bの吸水率(JIS K7209):b(%)、
基材Cの線膨張係数(JIS K7197):γ×10−5(/ケルビン)、
基材Cの吸水率(JIS K7209):c(%)、
基材Dの線膨張係数(JIS K7197):k×10−5(/ケルビン)、
基材Dの吸水率(JIS K7209):f(%)、
のとき、これらの係数が大きいと透過型スクリーンを高温多湿環境下に曝し、その後に常温に戻しても観察側が凸になり結果的に光拡散レンズアレイシート10とフレネルレンズスクリーン20の間が浮き、光拡散レンズアレイシート10の平面性が失われる現象が生じることを確認した。第1の実施形態と同様に、図10に示す第2の実施形態の場合も、基材の変形の残留量は、基材の線膨張係数が大きいほど大きく、基材の吸水率が大きいほど大きく、基材を常温から高温に上げ再び常温に戻した場合に基材に残留する変形量は、基材の線膨張係数×基材の吸水率に比例すると考えられる。
基材Bの変形残留量=βb<Xc
基材Cの変形残留量=γc<Yc
基材Dの変形残留量=kf<Zc
これらの定数Yc、Zc、Vcは図16から図18に示す実験により求めた。この実験では、光拡散レンズアレイシート10は、レンズ支持基材18(基材C)を、光拡散板基板14(基材B)に貼りあわせる。図16から図18に示す結果から、温度および湿度がいずれも変動する環境で、透過型スクリーンの反り変形による浮きを抑制し平面性を維持することが出来る条件は、以下の式5から式7、
βb<5 (式5)
γc<5 (式6)
kf<5 (式7)
であることがわかった。ここで、光拡散板基板14(基材B)のβbの条件を与える式5は、3枚を貼り合わせて光拡散レンズアレイシート10を形成した第1の実施形態の式2とは異なり、βb<5となった。このように光拡散板基板14(基材B)の条件が相違した理由は、第2の実施形態では、光拡散板基板14(基材B)の片面が基材Aで覆われていないため、第1の実施形態で基材Bの面を覆っていた基材Aに必要とされていた式1の条件が光拡散板基板14(基材B)にも必要になったためと考えられる。
および各種変形例においては、表面処理層11は光拡散板基板(基材B)の表面に、第1の実施形態と同様に形成する。
<変形例5>
光拡散レンズアレイシート10が図13に示す構造をとり、レンズ部とレンズ部支持基材が同一の材料で一体形成されたレンズ支持基材18(基材C)で、遮光パターン(BS)層16、粘着または接着の接合層15、光拡散板基板14(基材B)、表面処理層11を積層一体化した構成にした。レンズ部とレンズ支持基材18が同一の材料で一体形成されたレンズ付きフイルムは、フイルム成形押し出し時に、レンズ付き冷却ロールでレンズがフイルム上に一体に形成した。
フレネルレンズスクリーン20は、図10に示すように、第1の実施形態と同様な構成であり、フレネルレンズ用光拡散基板22の片面にフレネルレンズ部21が重合接着されてなり、フレネルレンズ用光拡散基板22の他面には第1の実施形態と同様に微細凹凸23を施す。そして、フレネルレンズスクリーン20のフレネルレンズ部21を光拡散レンズアレイシート10に対向配置し透過型スクリーンを構成する。このとき選ぶフレネル側のフレネルレンズ用光拡散基板22としては、線膨張係係数k×10-5/ケルビンとあらわし吸水性をf%とあらわした時、それぞれの値が低い樹脂が好ましく、図15から図18に示すように、その積であるk×fが5以下になるような基材を選定する。
以上で、かつ、Ftが1.5以上の場合に良好な特性が得られる。
αa<5とγc<5とβb<7とkf<5であることがわかった。ここで、光拡散板基板14(基材B)のβbの条件は、少なくともβb<7の範囲では問題が無いことが確認できた。本実施例では、光拡散板基板14(基材B)の両面を基材Aおよび基材Cで覆ったため、光拡散板基板14(基材B)に対するβbの要求条件が緩くなり、光拡散板基板14(基材B)に用いることができる材料の種類を広げることができる効果があると考えられる。
11・・・表面処理層
12・・・表面支持層(基材A)
13・・・接合層
14・・・光拡散板基板(基材B)
15・・・接合層
16・・・遮光パターン(BS)層
17・・・平坦層
18・・・レンズ支持基材(基材C)
19・・・レンズ群部
20・・・フレネルレンズスクリーン
21・・・フレネルレンズ部
22・・・フレネルレンズ用光拡散基板(基材D)
23・・・微細凹凸
30・・・スクリーン固定フレーム治具
Claims (12)
- 光源から投射される投射光を略平行光にするフレネルレンズスクリーンと、該フレネルレンズスクリーンにより略平行光とされた投射光を発散させる光拡散レンズアレイシートとを対向させて組み合わせてなる透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズスクリーンは、片面に同心円状にレンズが形成されたフレネルレンズ部とフレネルレンズ用光拡散基板(基材D)が一体化されて成り、前記光拡散レンズアレイシートは、前記フレネルレンズスクリーンに対向する面の側から順に第1にレンズ群部を有し、第2にレンズ支持基材(基材C)を有し、第3に平坦層を有し、第4に光拡散板基板(基材B)を有し、第5に表面支持層(基材A)を有し、前記基材Cと前記基材Bを接合する第1の接合層と前記基材Bと前記基材Aを接合する第2の接合層を有し、前記光拡散板基板(基材B)は、第1の主材料と第1の光拡散性微粒子から成り、且つ、前記各基材の線膨張係数と吸水率を下記のように表わした場合に、
基材Aの線膨張係数(JIS K7197):α×10−5(/ケルビン)、
基材Aの吸水率(JIS K7209):a(%)、
基材Bの線膨張係数(JIS K7197):β×10−5(/ケルビン)、
基材Bの吸水率(JIS K7209):b(%)、
基材Cの線膨張係数(JIS K7197):γ×10−5(/ケルビン)、
基材Cの吸水率(JIS K7209):c(%)、
基材Dの線膨張係数(JIS K7197):k×10−5(/ケルビン)、
基材Dの吸水率(JIS K7209):f(%)、
これらの線膨張係数と吸水率の関係が、αa<5、且つβb<7、且つγc<5、且つkf<5の関係を満足する基材を用い、かつ、
前記レンズ群部はシリンドリカルレンズ群のレンチキュラーレンズであり、かつ、前記平坦層内の単位シリンドリカルレンズ同士の境界部にあたる箇所に遮光パターン層を有し、該遮光パターン層と光拡散基板(基材B)の距離をBLとした際に、距離BL<2.0mmであることを特徴とする透過型スクリーン。 - 前記光拡散レンズアレイシートにおいて、前記基材Aの厚さをAt、前記基材Bの厚さをBt、前記基材Cの厚さをCtと表わしたとき、Bt>AtでBt>Ctであり、且つ、AtとCtが略同じ厚さでαaとγcが略同じ値であることを特徴とする請求項1記載の透過型スクリーン。
- 前記フレネルレンズスクリーンの厚さをFt(mm)とあらわし、前記光拡散レンズアレイシートの厚みをLt(mm)とあらわしたとき、2<Lt×Ft<10の関係を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の透過型スクリーン。
- 前記表面支持層の表面に、ハードコート、帯電防止、反射防止、防眩、光拡散から選択される少なくとも何れかの処理が施されてなる表面処理層を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の透過型スクリーン。
- 前記フレネルレンズスクリーンには、投射光の入射面に微細凹凸が加工形成され、且つ、前記フレネルレンズ用光拡散基板(基材D)は第2の主材料と第2の光拡散性微粒子から成り、前記第2の主材料と前記第2の光拡散性微粒子の屈折率差は、前記第1の主材料と前記第1の光拡散性微粒子の屈折率差よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項記載の透過型スクリーン。
- 前記第1の接合層あるいは前記第2の接合層の内部に光拡散性微粒子が分散されてなることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項記載の透過型スクリーン。
- 光源から投射される投射光を略平行光にするフレネルレンズスクリーンと、該フレネルレンズスクリーンにより略平行光とされた投射光を発散させる光拡散レンズアレイシートとを対向させて組み合わせてなる透過型スクリーンにおいて、前記フレネルレンズスクリーンは、片面に同心円状にレンズが形成されたフレネルレンズ部とフレネルレンズ用光拡散基板(基材D)が一体化されて成り、前記光拡散レンズアレイシートは、前記フレネルレンズスクリーンに対向する面の側から順に第1にレンズ群部を有し、第2にレンズ支持基材(基材C)を有し、第3に平坦層を有し、第4に光拡散板基板(基材B)を有し、前記基材Cと前記基材Bを接合する第1の接合層を有し、前記光拡散板基板(基材B)は、第1の主材料と第1の光拡散性微粒子から成り、且つ、前記各基材の線膨張係数と吸水率を下記のように表わした場合に、
基材Bの線膨張係数(JIS K7197):β×10−5(/ケルビン)、
基材Bの吸水率(JIS K7209):b(%)、
基材Cの線膨張係数(JIS K7197):γ×10−5(/ケルビン)、
基材Cの吸水率(JIS K7209):c(%)、
基材Dの線膨張係数(JIS K7197):k×10−5(/ケルビン)、
基材Dの吸水率(JIS K7209):f(%)、
これらの線膨張係数と吸水率の関係が、βb<5、且つγc<5、且つkf<5の関係を満足する基材を用い、かつ、
前記レンズ群部はシリンドリカルレンズ群のレンチキュラーレンズであり、かつ、前記平坦層内の単位シリンドリカルレンズ同士の境界部にあたる箇所に遮光パターン層を有し、該遮光パターン層と光拡散基板(基材B)の距離をBLとした際に、距離BL<2.0mmであることを特徴とする透過型スクリーン。 - 前記光拡散レンズアレイシートにおいて、前記基材Bの厚さをBt、前記基材Cの厚さをCtと表わしたとき、Bt>5Ctであることを特徴とする請求項7記載の透過型スクリーン。
- 前記フレネルレンズスクリーンの厚さをFt(mm)とあらわし、前記光拡散レンズアレイシートの厚みをLt(mm)とあらわしたとき、2<Lt×Ft<10の関係を満たすことを特徴とする請求項7又は8に記載の透過型スクリーン。
- 前記基材Bの表面に、ハードコート、帯電防止、反射防止、防眩、光拡散から選択される少なくとも何れかの処理が施されてなる表面処理層を有することを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項記載の透過型スクリーン。
- 前記フレネルレンズスクリーンには、投射光の入射面に微細凹凸が加工形成され、且つ、前記フレネルレンズ用光拡散基板(基材D)は第2の主材料と第2の光拡散性微粒子から成り、前記第2の主材料と前記第2の光拡散性微粒子の屈折率差は、前記第1の主材料と前記第1の光拡散性微粒子の屈折率差よりも大きいことを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項記載の透過型スクリーン。
- 前記第1の接合層の内部に光拡散性微粒子が分散されてなることを特徴とする請求項7乃至11の何れか一項記載の透過型スクリーン。
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