JP3578171B2 - 透過型スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、フレネルレンズシ−トと組み合わせて、液晶プロジェクションテレビに使用する透過型スクリーンに関する。

透過型スクリーンは、一般にフレネルレンズシ−トとレンチキュラーシートとの組み合わせよりなり、そのレンチキュラーシートは、図１に示すように、両面に凸シリンドリカルレンズ面が形成され、片面（映像光の出射側）の各シリンドリカルレンズの境界部には、突起が形成され、突起の上部には遮光層（光吸収性の黒色ストライプ。以下、ＢＳ＝ブラックストライプと称する）が形成された構成であるのが一般的である。
表裏に凸シリンドリカルレンズ面が形成されているのは、プロジェクタ（光源）が３管式のＣＲＴ方式の場合、入射側のレンズで３色のズレを補正する必要があるためである。

上記構成では、ＢＳの形成される突起の存在のために、図２に示すように、斜めから観察した際には、観察光路が突起で遮られて、映像光が透過する開口部の全面を視覚することができず、画面が暗く感じられてしまう。
また、片面のみに凸シリンドリカルレンズ面が形成されているレンチキュラーシートであっても、ＢＳが突起の上部に形成されている場合には、同様に、斜めから観察すると画面が暗く感じられることになる。

レンチキュラーシートのシリンドリカルレンズ面の反対側（観察側）が平坦で、この平坦面に、光吸収剤を含む合成樹脂製フィルム状物を一体化した後、前記フィルム状物の光の透過部分を除去して、強固で均一な厚さのＢＳを形成する提案が、特開昭６０−１７４３４号公報によって公知である。

上記公報に係る提案では、前記フィルム状物の厚さとして０．１〜０．３ｍｍのものを想定しているが、後述するように、０．３ｍｍ以下のファインピッチ化が要求されているシリンドリカルレンズに対して、前記の厚さは上記した突起ｃに相当する高さとなる。

一方、近年、液晶プロジェクションテレビが普及し、その映像を観察するための透過型スクリーンが要求されている。映像画質の高精細化に伴い、液晶プロジェクター画素数も従来の数十万画素から１００万画素以上に増加していることから、レンチキュラートに対してもシリンドリカルレンズのファインピッチ化が要求されている。ファインピッチ化によって、液晶プロジェクタ−の画素の周期性とシリンドリカルレンズの周期性に起因するモアレの現象が低減されることになる。具体的には、現状の０．７ｍｍ前後から、０．３ｍｍ以下のファインピッチ化が要求されている。

ファインピッチなレンズシ−トを成型するのに好適な製造方法として、紫外線や電子線などの放射線の照射により硬化するタイプの樹脂（以下、放射線硬化性樹脂と称する）を用いた各種の成型方法が公知である。ファインピッチなレンチキュラーシートは、高精細・高画質の液晶プロジェクションテレビの観察用透過型スクリーンに好適であり、両面にレンズ部を有することは必要としないが、上記問題（観察する方向によって、画面の明る
さが低下すること）への対策は必要である。

本発明は、観察する方向によって、画面の明るさが低下して視覚されることのない透過型スクリーン用レンチキュラーシートを提供することを目的とする。
特に、ファインピッチにシリンドリカルレンズが並設されたレンチキュラーシートに対しても、上記の画面の明るさが低下して視覚されることのないレンチキュラーシートを提供することを目的とする。

本発明は、フレネルレンズとレンチキュラーシートから構成される透過型スクリーンにおいて、
前記レンチキュラーシートは、透明支持体の片面に、熱可塑性樹脂により凸シリンドリカルレンズが０．３ｍｍ以下のピツチＰで並設されてなるレンズ部が形成され、反レンズ部側は平坦面であり、前記平坦面には、前記各シリンドリカルレンズの非集光部に相当する位置に、１０μｍ以下の厚さで線幅Ｐ’の遮光パタ−ンを設けた構成であり、前記凸シリンドリカルレンズの頂上から前記平坦面までの厚さをＤ、前記遮光パタ−ンの厚さをＤ’とした場合、
Ｄ’／Ｄ≦１０％
とし、下記に示す開口率が９０％以上であることを特徴とする透過型スクリーンである。θ ＝ｔａｎ−１｛（Ｐ−Ｐ’）／２Ｄ｝
θ’＝ｔａｎ−１｛（Ｐ−Ｐ’）／２（Ｄ＋Ｄ’）｝
開口率＝θ’／θ

前記平坦面には、非露光時には粘着性を有する感光性樹脂層を介して遮光パタ−ンが設けてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーンである。

前記遮光パタ−ンが、転写層により形成されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の透過型スクリーンである。

反レンズ部側の平坦面に形成された拡散層を介して、前記遮光パタ−ンが形成されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーンである。

反レンズ部側の平坦面に形成された前記遮光パタ−ン上に、拡散層が形成されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーンである。

反レンズ部側の最外面に、帯電防止機能を有するフィルムが積層されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の透過型スクリーンである。

反レンズ部側の最外面に、反射防止機能を有するフィルムが積層されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の透過型スクリーンである。

＜作用＞
レンズ部のピッチが、０．３ｍｍ以下のレンチキュラーシートであっても、遮光パタ−ンの厚さを１０μｍ以下とし、しかもレンズの集光作用を利用して形成した、この遮光パ
タ−ンの厚さを、レンズ部の厚さの１０％以下とすることにより、上記開口率が９０％以上となるので、あらゆる方向からスクリーンを観察しても、観察光路が遮られることなく、映像光が透過する開口部の全面を視覚することができるため、画面が明るく感じられる。

レンチキュラーシートの反レンズ側の平坦面に拡散層を形成することにより、観察時の視野角度を、左右のみならず上下方向にも拡げることができる。
前記拡散層は、ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＣａＣＯ3 などの無機質粉末を練り込んだ拡散フィルム、または、上記粉末を結合剤と混合し塗料としたものを塗布した拡散フィルムを、レンチキュラーシートの透明支持体の観察面側に積層するなどして形成される。

さらに、拡散層上に、帯電防止機能または反射防止機能を有するフィルムが積層された構成とすることにより、レンチキュラーシートの使用時にそれぞれの機能を発揮すると共に、拡散層を保護する役目を果たすことになる。

観察する方向（正面・斜め）に応じて、画面の明るさが変化することがなく、特に、斜めから見た場合に画面が暗く感じられることのない透過型スクリーン用レンチキュラーシートが提供される。

紫外線硬化性樹脂の硬化物によるレンチキュラーシートに係る実施形態を、図３を参照して以下に説明するが、本発明はそれに限定されるものでなく、熱可塑性樹脂シ−トをプレス成型してなるレンチキュラーシートに係る場合についても同様である。

支持体フィルム１としては、紫外線透過性を有する透明な樹脂フィルムが好ましく、レンズ部の形成される側に紫外線硬化性樹脂の易接着処理が施されてあることが一層好ましい。材質としては、ポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）、ポリカ−ボネ−ト（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの熱可塑性樹脂が使用される。

レンズ部２を形成する紫外線硬化性樹脂の塗布方法は、特に限定されるものではないが、ドクタ−ブレ−ド，ダイコ−トなどの塗布方法が望ましい。
支持体フィルム１の片面への紫外線硬化性樹脂の塗布厚は、形成するレンチキュラ−レンズの形状によって異なるが、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲が適当である。なお、塗布厚は、樹脂の粘度や支持体フィルムの送り速度などによって調整することができる。

上記支持体フィルム１の紫外線硬化性樹脂層に、レンチキュラ−成型用スタンパ（図示せず）にてレンチキュラ−形状を、０．３ｍｍ以下のレンズピッチで転写形成し、紫外線照射することにより樹脂を硬化させ、レンズ部２を成形する。

次いで、紫外線硬化性樹脂の硬化物からなるレンチキュラ−レンズ部２が形成された支持体フィルム１の反レンズ側に、各単位レンズの非集光部に遮光パタ−ン（以下、ＢＳとする）３を形成する。

ファインピッチなシリンドリカルレンズの境界部に相当する位置に遮光パタ−ン（ＢＳ）を形成する方法については、特開昭５９−１２１０３３号公報や特願平８−１７４８２号などにおいて提案されている。上記提案は、感光性樹脂の露光部と非露光部とでの粘着性の有無を利用して、レンズ部側からの露光により、背面に形成した感光性樹脂層の粘着性を残す部分（非集光部）を利用して遮光処理を施し、ＢＳを形成するというものである。

本発明においても、上記提案の原理を利用して、レンチキュラーシートの平坦面にＢＳ３を形成する。露光部が反応により非粘着性となり、非露光部が粘着性を残す特性を示す感光性樹脂フィルムとしては、クロマリンフィルム（商品名；デュポン製）が代表的である。

支持体フィルム１の反レンズ側に、非露光部が粘着性を残す特性を示す感光性樹脂フィルム（クロマリンフィルム）をラミネ−トした後、レンズ部３側から紫外線を照射することによって、レンチキュラ−レンズの集光作用に基づく集光部・非集光部に対応する非粘着部・粘着部を紫外線感光性樹脂フィルムに形成し、粘着部のみに黒色の転写層を転移させ、ＢＳ３を形成する。ＢＳ３の加圧転写には、例えばクロマリンインキフォイル（商品名；デュポン製）などが用いられる。

ＢＳ３の形成に次いで、ＢＳ３を含む全面に、拡散フィルム４をラミネ−トする。拡散フィルム４としては、例えばＹＳ３００（商品名；ソマ−ル工業（株）製）などが用いられ、レンチキュラーシートにラミネ−トされる側に粘着加工を施すことで、常温で積層することができる。

最後に、目的に応じて、帯電防止機能または反射防止機能を付与した透明樹脂フィルム５をラミネ−トする。
帯電防止機能を有する透明樹脂フィルムとしては、非イオン系，アニオン系，カチオン系の界面活性剤をフィルムに練り込む方法や、上記界面活性剤を結合剤と混合しフィルム表面に塗布する方法、導電性付与物質（例えば、酸化錫をド−プした酸化インジウム）をフィルム表面に真空蒸着し導電膜を形成する方法、などによって得ることができる。
反射防止機能を有する透明樹脂フィルムとしては、ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＣａＣＯ3 などの無機質粉末を結合剤と混合し塗料としたものをフィルム表面に塗布し、表面を粗面化したノングレアフィルムを積層することによって得ることができる。

以上のようにして、図３（ａ） の断面説明図に示す構成のレンチキュラーシートが作製される。なお、ＢＳ３と拡散フィルム４の形成順序を逆にした、図３（ｂ）に示す構成のレンチキュラーシートであっても、同様であることは言うまでもない。

本実施形態では、ＢＳ３の厚さを１０μｍ以下とすることを必須とする。
加圧転写によりＢＳを形成する場合には、転移する黒色の転写層が１０μｍ以下である転写シートを用いなければならない。
黒色の転写層の厚さが薄すぎると転写シートの作製自体が困難であると共に、充分な遮光性を持たせることも困難となる。検討の結果、ＢＳ３の厚さが、１０μｍ以下である場合が好ましく、特に５〜１０μｍの範囲の厚さが好適であることが判明した。

なお、粘着部のみに黒色粉体トナーを付着させてＢＳを形成することも、本発明の要旨を逸脱するものではないが、トナーによるＢＳでは、粒子形状のためにシャープなエッジのストライプとすることが難しいと共に、充分な遮光性を持たせるためにＢＳを厚くしなければならない。

次に、具体例について説明する。
図４（ａ）は、ＢＳの厚いスクリーン（形成部が突起で盛り上がっているタイプ）と、図４（ｂ）ＢＳの厚さが１０μｍの場合のレンチキュラーシートであり、これらのレンチキュラーシートの光学特性を比較して説明する。
双方共に、レンズピッチが０．２４ｍｍ，レンズの開口幅がレンズピッチの５０％（すなわち、遮光パターンの線幅が０．１２ｍｍ）のレンチキュラーシート（図４（ａ））で
ある場合に、斜め方向からの観察に対して、θがどの程度になった時に観察光路がＢＳに遮られてレンズの開口部を視覚できなく（すなわち、スクリーン全面が黒く見える）なるかを示す説明図である。
この図４（ａ） に示すスクリーンではθ＝４５°である。
図４（ｂ）は、レンズ部の反対面が平坦で、この平坦面に厚みが１０μｍのＢＳを形成したレンチキュラーシートであり、前記θ＝８５°であり、本発明のスクリーンが左右にわたって広い角度からの観察にでき、明るい画像を提供できることが顕著である。

図４の場合には、レンズ厚さについては一切考慮していないが、上記した開口率は、レンズ厚さと遮光パタ−ンの厚さの比（Ｄ’／Ｄ）をパラメ−タとするものとみなすこともできる。このＤ’／Ｄと開口率との関係を図５のグラフに表す。
なお、開口率は、図６に示すように、凸シリンドリカルレンズのピッチをＰ、シリンドリカルレンズの凸部頂上から前記レンズ部の反対側の平坦面までの厚さをＤ、レンチチキュラ−シ−トの前記平坦面の、各シリンドリカルレンズの非集光部に相当する位置に設けたＢＳの線幅をＰ’，厚さをＤ’とした場合、
θ ＝ｔａｎ−1｛（Ｐ−Ｐ’）／２Ｄ｝
θ’＝ｔａｎ−1｛（Ｐ−Ｐ’）／２（Ｄ＋Ｄ’）｝
開口率＝θ’／θ
で表すことができる。
図５から明らかなように、ＢＳが、平坦面に形成され、（Ｄ’／Ｄ）が１０％以下である場合に、上記開口率が９０％以上の明るい画面のスクリーンとなることがわかる。

従来のレンチキュラーシートを示す断面説明図。 従来のレンチキュラーシートの光学特性を示す説明図。 本発明のレンチキュラーシート（ａ）（ｂ）を示す断面説明図。 レンチキュラーシートの光学特性（ａ）（ｂ）を比較して示す説明図。 レンチキュラーシートの光学特性を示す説明図。 本発明のレンチキュラーシートの設計を示す断面説明図。

符号の説明

１…透明支持体
２…レンズ部
３…遮光パタ−ン（ＢＳ）
４…拡散フィルム
５…透明樹脂フィルム

Claims (7)

1. フレネルレンズとレンチキュラーシートから構成される透過型スクリーンにおいて、
   前記レンチキュラーシートは、透明支持体の片面に、熱可塑性樹脂により凸シリンドリカルレンズが０．３ｍｍ以下のピツチＰで並設されてなるレンズ部が形成され、反レンズ部側は平坦面であり、前記平坦面には、前記各シリンドリカルレンズの非集光部に相当する位置に、１０μｍ以下の厚さで線幅Ｐ’の遮光パタ−ンを設けた構成であり、前記凸シリンドリカルレンズの頂上から前記平坦面までの厚さをＤ、前記遮光パタ−ンの厚さをＤ’とした場合、
   Ｄ’／Ｄ≦１０％
   とし、下記に示す開口率が９０％以上であることを特徴とする透過型スクリーン。
   θ ＝ｔａｎ−１｛（Ｐ−Ｐ’）／２Ｄ｝
   θ’＝ｔａｎ−１｛（Ｐ−Ｐ’）／２（Ｄ＋Ｄ’）｝
   開口率＝θ’／θ
2. 前記平坦面には、非露光時には粘着性を有する感光性樹脂層を介して遮光パタ−ンが設けてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
3. 前記遮光パタ−ンが、転写層により形成されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の透過型スクリーン。
4. 反レンズ部側の平坦面に形成された拡散層を介して、前記遮光パタ−ンが形成されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
5. 反レンズ部側の平坦面に形成された前記遮光パタ−ン上に、拡散層が形成されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１記載の透過型スクリーン。
6. 反レンズ部側の最外面に、帯電防止機能を有するフィルムが積層されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の透過型スクリーン。
7. 反レンズ部側の最外面に、反射防止機能を有するフィルムが積層されてなるレンチキュラーシートを用いることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の透過型スクリーン。
   

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