JP2005258155A - 透過型スクリーン用光拡散部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射防止効果を維持しながら優れた表面保護効果も併せ持つ、透過型スクリーンに用いられる光拡散部材を提供する
【解決手段】 少なくとも一層以上からなる基材表面に、ハードコート層が設けられてなる透過型スクリーン用光拡散部材であって、前記基材に微粒子が含まれてなり、前記ハードコート層の表面光沢度が、入射角６０°／反射角６０°の測定条件にて、光沢標準板の表面光沢度を１００とした場合に、６０〜８０とする。
【選択図】図１

Description

発明の分野

本発明は、透過型プロジェクションテレビ等に使用する透過型スクリーンに用いられる光拡散部材、ならびにその光拡散部材を用いた光学部材および透過型スクリーンに関する。

透過型プロジェクションテレビは、ＣＲＴ、液晶プロジェクター、ＤＬＰ等の光源からの画像を透過型スクリーン上に拡大投影する表示装置である。このような表示装置において、スクリーンを目視した際の眩しさを低減するために、出射光を拡散させるための光拡散板等がスクリーン表面に設けられている。また、外光のスクリーン表面への映り込みによる投影画像の視認性悪化を低減するため、スクリーン表面には反射防止膜が設けられることもある。このような光拡散板や反射防止膜は、例えば、特開平１１−２９５８１８号公報（特許文献１）や特開平７−２８１６９号公報（特許文献２）に開示されているように、これら光拡散板等を構成する樹脂中に有機フィラー等の透明性微粒子を含有させることにより作製されている。また、透明性微粒子を樹脂表面に突出させることにより光拡散板の表面を凹凸状に形成することにより、反射防止効果も併せ持つものが開発されている。

しかしながら、スクリーン表面を保護するために、上記の光拡散板の表面に保護層（ハードコート層ともいう）を設けると、光拡散板表面の凹凸形状がなくなってしまい、反射防止効果が得られないといった問題があった。

一方、反射防止効果を奏する程度に保護層を設けようとすると、光拡散板表面の凹凸程度、すなわち、透明微粒子の粒子径よりも保護層の厚みを薄くしなければならず、十分な表面保護効果が得られないといった問題があった。
特開平１１−２９５８１８号公報 特開平７−２８１６９号公報

発明の概要

本発明者らは今般、光拡散板にハードコート層を設ける際に、基材中に含まれる微粒子の粒径および含有量と、ハードコート層を形成する樹脂の厚みとを調整することにより、ハードコート層の表面硬度および表面光沢度を制御でき、反射防止効果を維持しながら十分な表面保護効果を有する光拡散部材が実現できる、との知見を得た。本発明は、かかる知見に基づくものである。

従って、本発明は、反射防止効果を維持しながら優れた表面保護効果も併せ持つ、透過型スクリーンに用いられる光拡散部材を提供することにある。

そして、本発明による透過型スクリーン用光拡散部材は、少なくとも一層以上からなる基材表面に、ハードコート層が設けられてなる透過型スクリーン用光拡散部材であって、前記基材に微粒子が含まれてなり、前記ハードコート層の表面光沢度が、入射角６０°／反射角６０°の測定条件にて、光沢標準板の表面光沢度を１００とした場合に、６０〜８０であるものである。また、好ましい態様としては、前記ハードコート層の表面硬度が、JIS K5600-5-4に準拠した鉛筆硬度試験において３Ｈ以上である。上記のような表面硬度を有するハードコート層を観察者側（最表面）に設けることにより、反射防止効果を維持しつつ、十分な表面保護効果を実現できる。

発明の具体的説明

以下、本発明による光拡散部材について説明する。

本発明による光拡散部材は、図１に示すように微粒子２を含有した基材１の表面にハードコート層３が設けられた構造を有し、ハードコート層が観察者側の最前面に設けられている。ここで、観察者側の最前面とは、当該光拡散部材を透過型スクリーンに組み込んだ場合の、透過光を観察する側の最表面に位置していることを意味するものである。

本発明による光拡散部材は、基材上に設けたハードコート層の表面光沢度が、入射角６０°／反射角６０°の測定条件にて、６０〜８０である。ここで、表面光沢度とは、JIS K5600-4-7に準拠した屈折率１．５６７のガラス板を標準光沢板として、標準光沢板の表面光沢度を１００とした場合の相対的な値を意味するものである。本発明の光拡散部材を構成するハードコート層の表面光沢度が６０〜８０であれば、透過型スクリーン用途として優れた反射防止効果が得られる。表面光沢度が６０未満であると、ハードコート層表面での光拡散が顕著になるためヘイズ値が上昇し、スクリーンとしての光線透過率が低下する。一方、８０を超えると、ハードコート層表面での光の正反射が支配的になるため、スクリーンの外光の映り込みが発生してしまう。なお、表面光沢度は、一般的な光沢度計（例えば、ハンディー光沢計：GLOSS CHECKER IG-330、三和研磨製）を用いて測定することができる。ハードコート層が、上記のような表面硬度と表面光沢度を備えるためには、基材中に含まれる微粒子の粒径および含有量と、ハードコート層を形成する樹脂の厚みとが、下記に説明するような範囲でなければならない。

ハードコート層３は、その厚みが、３〜１５μｍであることが好ましい。ハードコート層の厚みがこの程度であれば、基材の材質に寄らず、ハードコート層の表面硬度をJIS K5600-5-4に準拠した鉛筆硬度試験において３Ｈ以上とすることができる。ハードコート層の厚みが、３μｍ未満であると下面の基材の材質の硬さに影響を受け、十分な表面硬度を実現できず、スクリーンの傷つき防止効果が得られない。一方、１５μｍを超えると、ハードコート層の厚みが厚くなりすぎ、基材表面の微粒子により形成された凹凸形状が、ハードコート層表面にトレースされなくなり、結果として反射防止効果が期待できなくなる。ハードコート層の厚みは、５〜１０μｍであることがより好ましい。

また、基材１に含有される微粒子２は、その平均粒径が、５〜１５μｍであることが好ましい。５μｍ未満であると、ハードコート層を設けた場合に、ハードコート層表面が平滑になりすぎるため、反射防止効果が得られなくなる。一方、微粒子の平均粒径が１５μｍを超えると、ハードコート層表面が粗くなり反射防止効果が低減してしまう。

さらに、前記微粒子は、基材に対して１０〜２０重量％含まれていることが好ましい。２０重量％を超えると、微粒子による光拡散効果が大きすぎるため透過型スクリーンとしてのヘイズ値が増加し、十分な透過率が得られなくなる。一方、１０重量％未満であると、光拡散効果が十分に得られず、またハードコート層の表面光沢度が８０を超えてしまう。

本発明に用いられる基材としては、透明樹脂フィルム、透明樹脂板、透明樹脂シートや透明ガラスを用いることができる。透明樹脂フィルムとしては、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ジアセチルセルロースフィルム、アセテートブチレートセルロースフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、（メタ）アクリルロニトリルフィルム等を好適に使用できる。基材の厚さは通常０．０２５ｍｍ〜２ｍｍ程度である。

本発明に用いられる基材１に含有させる微粒子２としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーが好適であり、特に透明度が高く、後述のハードコート層との屈折率差が０．０５程度であるものが好ましい。

プラスチックビーズとしては、メラミンビーズ（屈折率１．５７）、アクリルビーズ（屈折率１．４９）、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ（１．６０）、塩ビビーズ等や、アクリル−スチレンビーズ等の共重合体樹脂からなるビーズを好適に使用できる。これら共重合体樹脂からなるビーズは、各モノマーの含有率により、屈折率を変えることができる。これらの中でもアクリルビーズ、またはメタクリル−スチレン共重合体（ＭＳ）ビーズが好ましい。プラスチックビーズの粒径は、前述のように５〜１５μｍのものを用いる。

本発明においては、図１に示すように基材１を一層としてハードコート層３を設けてもよいが、図２に示すように、基材１ａと基材１ｂとの二層の構成としても良い。基材１ａに含まれる微粒子の含有量は、上記で説明した範囲とする必要があるが、基材１ｂに含まれる微粒子の含有量は、基材１ａ中の微粒子含有量よりも少なくすることが好ましい。基材１ｂ中の微粒子含有量を少なくすることにより、後述する水平方向視野角拡大部材等の光学部材を組み合わせた際に、その接合面が平滑になるため、光拡散部材４と光学部材との密着性が高まる。

本発明による光拡散部材を構成するハードコート層は、紫外線・電子線によって硬化する樹脂、即ち、電離放射線硬化型樹脂、電離放射線硬化型樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤を混合したもの、および熱硬化型樹脂を用いることができるが、これらの中でも電離放射線硬化型樹脂が特に好ましい。

電離放射線硬化型樹脂組成物の被膜形成成分は、好ましくは、アクリレート系の官能基を有するもの、例えば比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジェン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、多価アルコール等の多官能化合物の（メタ）アルリレート等のオリゴマー又はプレポリマー及び反応性希釈剤としてエチル（メタ）アクリレート、エチルヘキシル（メタ）アクリレート、スチレン、メチルスチレン、Ｎ−ビニルピロリドン等の単官能モノマー並びに多官能モノマー、例えば、ポリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート等を比較的多量に含有するものが使用できる。

上記電離放射線硬化型樹脂組成物を紫外線硬化型樹脂組成物とするには、この中に光重合開始剤としてアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、チオキサントン類や、光増感剤としてｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−ｎ−ブチルホソフィン等を混合して用いることができる。特に本発明では、オリゴマーとしてウレタンアクリレート、モノマーとしてジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等を混合するのが好ましい。

電離放射線硬化型樹脂組成物の硬化方法としては、前記電離放射線硬化型樹脂組成物の硬化方法は通常の硬化方法、即ち、電子線又は紫外線の照射によって硬化することができる。

例えば、電子線硬化の場合には、コックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速機から放出される５０〜１０００ＫｅＶ、好ましくは１００〜３００ＫｅＶのエネルギーを有する電子線等が使用され、紫外線硬化の場合には超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等の光線から発する紫外線等が利用できる。

本発明による光拡散部材を構成するハードコート層は、基材上に上記電離放射（紫外線）線硬化型樹脂組成物の塗工液をスピンコート、ダイコート、ディップコート、バーコート、フローコート、ロールコート、グラビアコート等の方法で、基材の表面に塗布し、上記のような手段で塗工液を硬化させることにより形成することができる。

次に、本発明による光拡散部材を用いた透過型スクリーンについて説明する。

本発明による光拡散部材４は、図３に示されるように水平方向視野角拡大部材８と組み合わせて用いることができる。本発明にあっては、光拡散部材が光透過方向の最前面に配置されている。図３の光学部材９は、光透過方向の最前面に光拡散部材４が設けられてなるものである。水平方向視野角拡大部材８は、通常レンズ基材７上にレンズ６を設けた構造を有する。本発明においては、図３に示すように、透明樹脂部６と光吸収部（遮光部）５との境界面が反射面となったものとを組み合わせてレンズ機能を発現させ、このような透明樹脂部と光吸収部とをレンズ基材７上に設けて、水平方向視野角拡大部材８として良い。本発明にあっては、このように水平方向視野角拡大部材８と光拡散部材４とを組み合わせることにより、スクリーンへの外光の映り込みが無く視認性に優れ、コントラストが良好でシャープ感のある画像を実現することができる。

また、本発明においては、光拡散部材を図４に示すようにシリンドリカルレンズ部材１１と組み合わせて光学部材を構成しても良い。シリンドリカルレンズ部材１１は、レンズ基材１０の一方の面に設けられており、他方の面には光吸収部（遮光部）１２が設けられた構造を有している。シリンドリカルレンズ部材と光吸収部とを組み合わせた水平方向視野角拡大部材としては、図５に示すように、レンチキュラーレンズ部材１３を用いても良い。

さらに、上記の光拡散部材を用いた光学部材は、粘着層（図示せず）を介して光拡散部材とレンズ部材とが接着されていてもよく、また、図６〜８に示すように、光拡散部材と、水平方向視野角拡大部材またはレンズ部材とが、接着されてない状態で組み合わされてもよい。

本発明による透過型スクリーンは、図９〜１１に示すように、上記光学部材とフレネルレンズ部材１４とを組み合わせた構造を有するものである。本発明にあっては、表面硬度３Ｈ以上のハードコート層を設けた光拡散部材４が、透過型スクリーンの最表面（観察者側）に配置されていることにより、外光等がスクリーンに映り込むことがなく、かつ、スクリーン表面に傷が付きにくい、透過型スクリーンを実現することができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、これら実施例に本発明が限定されるものではない。

光拡散部材の基材に用いる樹脂としてＭＳ（メタクリル−スチレン共重合体）樹脂（屈折率１．５３）を用いた。基材中に添加する微粒子としてＭＳビーズ（屈折率１．４９、平均粒径１０μｍ）を用い、基材に対する微粒子添加量が１５重量％となるように加えた。これら混合物を溶融押出機により押出成形を行い、光拡散部材の基材を作製した。

次に、この基材の表面に、ウレタンアクリレートを主成分とする紫外線硬化性樹脂組成物をディップコート法により塗布し、紫外線を照射して樹脂組成物を硬化させて基材上にハードコート層を形成し、光拡散部材を得た。ハードコート層の厚みは、ハードコート層をディップコート法により形成する際に、コート液層から基材を引き上げる速度を調節することにより調整を行った。同様の方法にて、ハードコート層の厚みを変えた光拡散部材を作製した。ハードコート層の各膜厚は表１に示される通りであった。

次に、得られた光拡散部材について、表面光沢度計（ハンディー光沢計GLOSS CHECKER IG-330：三和研磨製）を用いて、入射角６０°／反射角６０°の測定条件にて、ハードコート層が設けられた側の面の表面光沢度を測定した。

また、光拡散部材のハードコート層が設けられた側の面について、鉛筆引っかき試験を、JIS K5600-5-4に準拠した方法により行った。

さらに、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、該レンチキュラーレンズ側に、得られた光拡散部材を組み込み、透過型スクリーンを作製した。作製したスクリーンの画質についての官能評価を行った。また、得られた透過型スクリーンに画像を投影した状態で、スクリーン表面（光拡散部材側）に外光を当て、スクリーン表面への外光の映り込みについて評価を行った。

評価基準は以下の通りとした。

１．画質評価
○：スクリーンの画面が明るく、画像の輪郭がくっきりしていたもの
△：スクリーンの画面がやや白く、画像の輪郭がややぼやけていたもの
×：スクリーンの画面が白っぽく、画像の輪郭がぼやけていたもの
２．スクリーン表面への外光映り込み評価
○：映り込みが弱く、画像の視認性が良好であったもの
△：映り込みがあるが、画像の視認性が普通であったもの
×：映り込みが非常に強く、画像の視認性が悪かったもの
測定結果および評価結果は表１に示される通りであった。

本発明による光拡散部材の断面模式図を表したものである。 本発明による別の態様の光拡散部材の断面模式図を表したものである。 本発明による光拡散部材を用いた光学部材の一例を示す模式断面図である。 本発明による光拡散部材を用いた光学部材の一例を示す模式断面図である。 本発明による光拡散部材を用いた光学部材の一例を示す模式断面図である。 本発明による光拡散部材を用いた光学部材の一例を示す模式断面図である。 本発明による光拡散部材を用いた光学部材の一例を示す模式断面図である。 本発明による光拡散部材を用いた光学部材の一例を示す模式断面図である。 本発明による透過型スクリーンの一例を示した模式断面図である。 本発明による透過型スクリーンの一例を示した模式断面図である。 本発明による透過型スクリーンの一例を示した模式断面図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 基材
２ 微粒子
３ ハードコート層
４ 光拡散部材
５ 光吸収部
６ レンズ部
７ レンズ基材
８ 水平方向視野角拡大部材
９ 光学部材
１０ レンズ基材
１１ シリンドリカルレンズ部材
１２ 光吸収部
１３ レンチキュラーレンズ部材
１４ フレネルレンズ部材

Claims (12)

1. 少なくとも一層以上からなる基材表面に、ハードコート層が設けられてなる透過型スクリーン用光拡散部材であって、前記基材に微粒子が含まれてなり、前記ハードコート層の表面光沢度が、入射角６０°／反射角６０°の測定条件にて、光沢標準板の表面光沢度を１００とした場合に、６０〜８０である、光拡散部材。
2. 前記ハードコート層の表面硬度が、JIS K5600-5-4に準拠した鉛筆硬度試験において３Ｈ以上である、請求項１に記載の光拡散部材。
3. 前記ハードコート層が観察者側の最前面に設けられてなる、請求項１に記載の光拡散部材。
4. 前記ハードコート層の厚みが、３〜１５μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光拡散部材。
5. 前記微粒子の平均粒子径が、５〜１５μｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光拡散部材。
6. 前記微粒子が、前記基材中に１０〜２０重量％含まれてなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光拡散部材。
7. 前記ハードコート層が、電離放射線硬化性樹脂からなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光拡散部材。
8. 前記微粒子が、アクリル−スチレン共重合樹脂からなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光拡散部材。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光拡散部材と、水平方向視野角拡大部材とを組み合わせた光学部材であって、前記光拡散部材が、光透過方向の最前面に配置されてなる、透過型スクリーン用光学部材。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光拡散部材と、レンズ部材とを組み合わせた光学部材であって、前記光拡散部材が、光透過方向の最前面に配置されてなる、透過型スクリーン用光学部材。
11. 前記レンズ部材が、レンチキュラーレンズ部材を含んでなる、請求項１０に記載の透過型スクリーン用光学部材。
12. 請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光学部材と、フレネルレンズ部材とを組み合わせた透過型スクリーン。

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