JPH02120702A

JPH02120702A - 光拡散シート

Info

Publication number: JPH02120702A
Application number: JP27395288A
Authority: JP
Inventors: Makoto Honda; 誠本田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1988-10-29
Filing date: 1988-10-29
Publication date: 1990-05-08
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JP2657536B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）、本発・明、は透明性に優れ、かつ光の反射損失が・少
なく、光の拡散効率の高い光拡散シートに関し、：特、
に透過型投影スークリーンに使用した場合に有用な光拡
散シートに関する。

（従来の技術）・。

・透過型・投影スクリーンや照明に□、用いられる光拡
散シートとして７ば、透明または半・透明の基材中にシ
リカ、ガラス、アルミナ等の、微細な粒子か、らなる・
拡散剤を分散゛し・たものが知られている。

このような光拡散シートは、基材として熱可塑性樹脂を
使用したものが、基材樹脂と拡散剤を混合し同時に押し
出し成形してシートとすることが可能であり、その後の
加工により所望の形状に成形することも容易なので、広
く一般に用いられている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の光拡散シートを透過型投影スクリ
ーンに使用した場合には、視野角度（拡散角）の拡大の
ために、基材中に分散する拡散剤の量を増加、又は拡散
剤と基材の屈折率差を大きくしていくと、画像の透明感
が失われ濁りを生じたり、光源光の光量損失が大きくコ
ントラストが低下してしまう等の問題があった。

このため、拡散剤の分散量も画像品質の劣化を起こさな
い範囲にとどめる必要があり、所望の拡販特性を得られ
ないことがあった。

このような問題点は、基材と拡散剤の界面において屈折
率の差による光の反射が生じることに起因することがわ
かってきた。拡散剤による光の拡散の原理は、基材と拡
散剤の界面において基材と拡散剤の屈折率が異なる場合
に、スネルの法則で表される光の屈折が生じることによ
るが、このときに屈折と同時に光の反射が起こることが
知られている。光源から投影され基材と拡散剤の間で屈
折を繰り返して観察者側へ進む光は観察者に］Ｑｌされ
る有効な光となる。これに対して、基材と拡散剤の界面
で反射され、光拡散シートの面内方向や光源側に進む光
は損失光となる。このような反射損失が大きいと、コン
トラストが低下し、拡散効率も悪くなってしまい、さら
に反射により散乱された光が他の光源光と混ざり合うの
で、画像の濁りや解像度の低下が生じてしまうと考えら
れる。

本発明は上記の事情に鑑み、透過型スクリーンに使用し
た場合にも、画像の透明性に優れ、光源光の光量損失が
少なく、かつ良好な拡散特性を得られる光拡散シートの
提供を目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明の光拡散シートは最
外縁部３の屈折率がｎｏ、中心部４の屈折率がｎｏ　＜
ｎｉなる屈折率ｎｉであって、最外縁部から中心部に向
かって屈折率がｎｏからｎｌまで連続的あるいは段階的
に増加してなる光拡散剤２を、屈折率ｎｏにほぼ等しい
透明基材ｌ中に分散した構成とした。すなわち、（ａ）
　　透明基材ｌと拡散剤２との界面における屈折率差を
小さくすることにより、界面の反射を減少させ、（ハ）拡散性を大きくするために拡散剤２の最外縁部３
から中心部４に向かってできるだけ透明基材１との屈折
率差が大きくなるようにし、（Ｃ）　　かつ拡散剤２の
最外縁８１Ｓ３から中心部４にむかう方向および中心部
から最外！ｉ１部に向かう方向のあらゆる部分において
屈折率差が大きくならないように、微小な屈折率の差を
有した層５に分別するか、あるいは連続的に屈折率が変
化するようにした。

第１図は本発明の光拡散シートの部分拡大図である。第
１図（ａ）に屈折率を多層分割して変化させた拡散剤を
使用した場合を、第１図ら）に屈折率を連続変化させた
場合の拡散剤を使用した場合を示す。

第２図は本発明の詳細な説明するための図であり、第２
図（ａ）は従来の光拡散シート、第２図（ハ）は本発明
の光拡散シートを示す。説明を簡単にするために、透明
基材から拡散剤の一部分の平面に近似される面に垂直に
光が入射される場合について述べると、このときの光の
エネルギー反射率はＲ＝　（ｎｏ　　ｎｔ　）”　／　（ｎｏ　＋ｎ＋　）
”ｎｏ：透明基材の屈折率ｎＩ　：拡散剤の屈折率で表される。

第２図（ａ）において、透明基材７にポリメチルメタク
リレ−）　（ｎｏ　＝１．４９）　、拡散剤８にｎｉ＝
１．５４のガラスを使用した場合の表面反射は０．０２
−７３％となる。拡散剤から透明基材に出光する際にも
同様の反射があるので、表面反射の総計は０．０５４０　％となる。

これに対して第２図（ｂ）において、透明基材にポリメ
チルメタクリレートを用い、拡散剤は多層構成として第
１層１１をｎｉ＝１．４９．第２層１２をｎｚ＝１．５
２、中心部１３をｎ１＝１．５４とした場合の表面反射
は透明基材から第１層への入光：０％第１層から第２層への入光　：０．００９９％第２層か
ら中心部への入光　：０．００４３％中心部から第２層
への出光　：０，００．４３％第２層から第１層への出
光　：０．００９９％第１層から透明基材への出光：０
％となり、これらの損失を総合すると０．０２８３％となる。従って、上記の構成をとることにより光の反射
損失を著しく減少させることが可能である。

ここで示したのはモデル的な例であり、実際には光の入
射角等を考慮する必要があるが、（ここでは複雑になる
ので省略する。）同様に反射損失を減少させることがで
きる。光拡散シート全体では光の反射損失は例に示すも
のの集合となるので、反射損失の減少量も大きな差とな
って現れる。

上記の原理は、反射防止膜や光ファイバー等に応用され
ているものであるが、本発明は種々の検討をして光拡散
シート、特に透過型投影スクリーンに上記の原理を応用
した結果、後述するような特有の効果を奏する光拡散シ
ートを提供するに到ったものである。

本発明の光拡散シートに使用する拡散剤の形状は球状の
ものの他、いかなるものでもよく、特定の形状に限定す
る必要はない。また、中心部とは厳密に中心である必要
はなく、多少偏在していても実用上は問題ない。

透明基材に用いる材料としては、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル
、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、エポキシ等の熱可
塑性樹脂、熱硬化性樹脂の他、ガラス等の無機透明材料
も使用できる。樹脂を使用する場合は、上記のホモポリ
マーの他、各樹脂のコポリマーも使用できる。

拡散剤は以下に示す方法により作製したものが使用でき
る。

（ａ）　　屈折率の異なるモノマーの共重合において、
重合の進行に従って徐々に一方のモノマーの量を増加さ
せることによ・す、屈折率が多層状に、あるいは連続的
に変化したビーズを作製する。

例えば、スチレン（ｎ＝１．６）／メチルメタクリレー
ト（ｎ＝１．４９）の乳化重合において、重合開始時は
スチレン主体の重合を行い、徐々にメチルメタクリレー
トの割合を増加させていく。これにより、中心部の屈折
率が１．６で、最外縁部の屈折率がほぼ１．４９の拡散
剤が得られる。

ら）　重合開始剤を含んだビーズを屈折率の異なるモノ
マー蒸気中に入れて、モノマーで飽和する前に重合を行
い、屈折率のグラデーションのついたビーズを作製する
。例えば、ポリカーボネートのビーズ中に増感剤を入れ
、メチルメタクリレートのモノマー蒸気中に放置した後
、ＵＶを照射してメチルメタクリレートモノマーを硬化
させる。

（Ｃ）　　その他、ガラスピーズのイオン交換をする方
法、ビーズの表面を屈折率の異なる材料でコーティング
する方法等が使用できる。

本発明において、透明基材に熱可塑性樹脂を使用し、拡
散剤として透明基材に対して非相溶性のガラス等の無機
物質または架橋した共重合体を使用して押し出し成形等
の熟成形加工を行うと、冷却時の熱可塑性樹脂の収縮に
対して拡散剤の体積変化が少ないので、光拡散シートの
表面に拡散剤あるいは拡散剤を核とする熱可塑性樹脂か
らなる凹凸形状を形成することができる。このことは光
拡散シートの表面部分での拡散が行える点で、拡販効率
の向上、画像の解像性の向上に有効である。

また、光拡散シートの表面（観察側）または裏面（光源
側）に表面拡散性のシートをラミネートする等の方法に
より、表面の凹凸形状の大きさを裏面の凹凸形状の大き
さと異なるようにすること、特に表面の凹凸より裏面の
凹凸形状を大きくすることは、入射する光源光の部分的
な強弱を平均化して、画面のギラツキを生じなくするこ
とができるので有効である。

本発明の光拡散シートを透過型投影スクリーンとして使
用する場合には、垂直方向と水平方向の拡散を比較する
と、水平方向の拡散がより大きいことが要求されるので
、水平方向に光を拡散するレンチキュラーレンズを併用
することも有効である。

（作用）上記のように構成した本発明の光拡散シートは、最外縁
部の屈折率が透明基材とほぼ同じで、中心部に向かって
屈折率が連続的に、あるいは微小な屈折率の差をもって
段階的に増加する拡散剤を透明基材中に分散しているた
めに、光源光の反射損失を少なくすることができる。

これにより、本発明の光拡散シートを透過型投影スクリ
ーンに使用した場合には、観察者側に投影される有効な
光量が増加して同一の光学系を使用した場合でも輝度が
高く、外光に対してもコントラスト劣化が少なくできる
他、不要な散乱光が発生しないために、画像の濁りが改
善されて透明感のある画像を得ることができる。

（実施例）以下に実施例をあげて、更に具体的に本発明を説明する
。

第３図は本発明の光拡散シートの第１の実施例を示す図
である。

屈折率１．５２の透明なアクリル系樹脂中にスチレン／
メチルメタクリレートの乳化重合により作製した、最外
縁部屈折率１．５２、中心部屈折率１．５７、直径１０
μｍの架橋ビーズを９パーツ混練し、押し出し成形して
シートとした。次いでこのシートを１８０℃に加熱した
レンチキュラー金型によりプレス成形して、−方の表面
にレンチキュラー形状１４を有する光拡散シートを作製
した。

この光拡散シートをフレネルレンズシートと組み合わせ
透過型投影スクリーンとして使用したところ、同じ透明
基材に無アルカリガラス（屈折率１．５５）？、５パー
ツを混練した通常の透過型投影スクリーンと比較して透
明感のある画像が得られ、座視、立桟にかかわらず明る
く、コントラストの高い良好な画質が得られた。

第４図は本発明の光拡散シートの第２の実施例を示す図
である。

架橋ポリスチレンビーズをメチルメタクリレートモノマ
ーの蒸気中にさらし、ＵＶを照射して作製した最外縁部
屈折率１．５７、中心部屈折率１．５９、粒子径１５〜
１０１００ｕ中心粒子径３０μｍ）の拡散剤ビーズ４．
５パーツを屈折率１．５７のポリメチルメタクリレート
系樹脂に混練した後、第５図のごとく押し出し機１８で
押し出し、一対の加熱ロール１９．２０間で押圧しなが
ら、部分的に架橋させた架橋塩化ビニル樹脂を主成分と
した微小凹凸形状１７を有するフィルム（厚み８０μｍ
）　１６を熱ラミネートし、透過型投影スクリーン用の
光拡散シート２１を得た。この光拡散シートのレンチキ
ュラーレンズ表面は粗い球状凹凸形状１５を有し、他方
の面は細かい凹凸形状１７を有していた。この光拡散シ
ートをレンチキュラーレンズ面をフレネルレンズと対向
するように配置してプロジェクションテレビに装着し、
画像を観察したところ透明感があり、ギラツキがなく、
かつ座視、立桟にかかわらず良好な画質が得られた。

（発明の効果）本発明の光拡散シートは以上説明したように構成されて
いるので、光源光の反射による損失が少なくなり、拡散
効率がよく、明るくコントラストの良好な画像が得られ
、さらに不要な散乱光が減少するので、画像の濁りがな
くなり、透明感のある良好な画質が得られるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光拡散シートの部分拡大図、第２図は
本発明の詳細な説明するための図、第３図は本発明の光
拡散シートの第１の実施例を示す拡大断面図、第４図は
本発明の光拡散シートの第２の実施例を示す拡大断面図
、第５図は本発明の光拡散シートの第２の実施例の製造
方法を説明する図である。ｌ　透明基材、２　拡散剤、３　最外縁部、４・中心部
、５　微小な屈折率の差を有する層、６゛連続的に屈折
率の変化する部分、１１　拡散剤の第１層、１２　拡散
剤の第２層、１３中心部、１４　レンチキュラーレンズ
、１５．１７　凹凸形状。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）最外縁部の屈折率がｎ＿ｏ、中心部の屈折率がｎ
＿ｏ＜ｎ＿ｉなる屈折率ｎ＿ｉであって、最外縁部から
中心部に向かって屈折率がｎ＿ｏからｎ＿ｉまで連続的
あるいは段階的に増加してなる光拡散剤を、屈折率ｎ＿
ｏにほぼ等しい透明基材中に分散してなることを特徴と
する光拡散シート。
（２）光拡散剤が非熱可塑性樹脂であって、透明基材が
熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の光
拡散シート。
（３）光拡散シートの表面及び／又は裏面には、レンチ
キュラーレンズ形状及び／又は表面光拡散要素を有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光拡散シート。
（４）光拡散シートの表面及び／又は裏面には、光拡散
剤及び／又は光拡散剤を核とする熱可塑性樹脂からなる
凹凸形状が設けられていることを特徴とする請求項１、
２又は３記載の光拡散シート。
（５）光拡散シートの表面に設けられた凹凸形状の大き
さが、該光拡散シートの裏面に設けられた凹凸形状の大
きさと異なることを特徴とする請求項４記載の光拡散シ
ート。