JP2007057906A - 透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネル等の映像投射装置からの映像を背面からスクリーン上に拡大投射される画像を良好に表示することが可能な透過型スクリーンを提供することを課題とする。
【解決手段】フレネルレンズシート／レンチキュラーレンズシート／光拡散シートの順で配列される透過型スクリーンであり、前記光拡散シートが２枚のガラス板状体の間に中間膜層を有する合せガラスであり、該合せガラスの中間層には中間層の屈折率とは異なり且つ中間層の屈折率に対して０．９〜１．１倍の屈折率を有する球状微粒子が分散され、該合せガラスの全光線透過率が６０％以上、曇価が１５〜８０％、中間膜の厚みが０．２〜１．２ｍｍであること。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクターの画像を投影するための透過型スクリーン、特には、リア型プロジェクションテレビに好適に使用される透過型スクリーンに関する。

液晶パネル等の映像投射装置からの映像を背面からスクリーン上に拡大投射するリア型プロジェクションテレビには、透過型スクリーンが使用され、該透過型スクリーンには、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、及び光拡散シートでなる透過型スクリーンが使用されている。これらシートには、光学特性、及び成形性の観点からアクリル樹脂が一般的に使用されている。

しかしながら、近年テレビの表示面積は拡大化されたものが市場では好まれる傾向にあり、リア型プロジェクションテレビも、例えば５０〜１２０インチの表示面積のものが求められている。透過型スクリーンに使用されるアクリル樹脂は、温度や湿度の変化で伸縮しやすいためシートの変形が生じ、結果、スクリーン内のシートで反りが生じる。

この反りは、スクリーンに投影される画像に影響し、表示劣化をもたらす。そして、表示面積が大きいとこの問題はより顕著となる。又、拡散シートの反りの発生は、スクリーンに投影される画像に特に影響を与える。

特許文献１では、上記問題を改善するため、２枚のガラスによって、拡散シートを挟持する構造を有する透過型スクリーンを開示している。又、特許文献２では、ガラス基板にレンチキュラーレンズシートが積層されてなる構造を有する透過型スクリーンを開示している。そして、特許文献２ではさらにガラス基板に光拡散剤が分散されたもの、又は、前記レンチキュラーレンズシートと前記ガラス基板間の粘着性接着剤等に光拡散剤が分散された構造も開示されている。
特開平８−６１６３号公報 特開平２００２−３５７８６８号公報

上記ように、透過型スクリーンにガラス等の剛性の強い材料を使用することにより、スクリーンの反りの発生を抑制することが検討されている。しかしながら、ガラスと拡散シートで別部材であった場合、拡散シートの自由な伸縮を許容する構造設計が必要であり、コスト増の要因となりうる。又、粘着剤に拡散剤を分散させる構造の場合、拡散剤が偏在しやすいことや、この粘着層の厚みの確保に限界があり、必要とされる曇価を達成するために拡散シートの透過率を向上させることが難しい等の不具合が生じやすい。本発明では、高透過で、高曇価としやすく、前記したような拡散シートの伸縮を許容する構造設計を必要としない拡散シートを提供し、もって、液晶パネル等の映像投射装置からの映像を背面からスクリーン上に拡大投射される画像を良好に表示することが可能な透過型スクリーンを提供することを課題とする。

本発明の透過型スクリーンは、フレネルレンズシート／レンチキュラーレンズシート／光拡散シートの順で配列される透過型スクリーンであり、前記光拡散シートが２枚のガラス板状体の間に中間膜層を有する合せガラスであり、該合せガラスの中間層には中間層の屈性率とは異なり且つ中間層の屈折率に対して０．９〜１．１倍の屈折率を有する光拡散剤が分散され、該合せガラスの全光線透過率が６０％以上、好適には７０％以上、曇価が１５〜８０％、中間膜の厚みが０．２〜１．２ｍｍであることを特徴とする。

上記全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ ７３６１（１９９７年）で準拠した測定方法で得られる値であり、上記曇価は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５（１９８１年）に準拠した方法で得られる値である。

前記光拡散剤は、球状微粒子よりなり、該球状微粒子のサイズは、可視光を散乱させるだけの粒子径を有しておればよい。又、拡散シートの曇価を高くするためには粒子サイズが大きい方が好ましいが、サイズが過大となると全光線透過率が小さくなる傾向がある。従って、これらを考慮すると、該微粒子の平均粒子径は、０．５μｍ〜５０μｍ、より好ましくは１μｍ〜３０μｍとすることが好ましい。尚、該平均粒子径は、ＪＩＳ Ｒ １６１９（１９９５年）に準拠した方法で得られる値である。

球状微粒子よりなる光拡散剤が中間膜層にあることにより該中間層が拡散機能を奏する部材として機能する。合せガラスの中間層は軟質なものであり、ガラスとは一体化されているので、温度変化等によって拡散シートに伸縮が生じても、剛性の高いガラスにより形状が保持されるので、拡散シートの反り発生を抑制でき、結果、スクリーンに投影される画像に影響を小さくすることができる。又、ガラスが破損した場合にもガラスが飛散することがなく安全性が格段に向上する。

又、合せガラスの中間層は比較的ガラス等の厚みに近似したものとできるので、厚みを確保でき、結果、拡散機能を奏する部材の光路長を確保しやすい等の利点が生じる。結果、シートの透過率を確保しつつ、広角散乱を実現できるので、スクリーン上に拡大投射される画像の視野角とコントラストの向上に奏功することができる。

上記は、次のように説明される。光の拡散性を確保するためにはシートを正面視したときに、単位面積あたりの粒子の量を増やす必要がある。この時に光拡散部材の厚みを確保できない場合、単位体積あたりの粒子の量を増やさざるを得ず、結果、該シートを光が透過する際に観察側でない方向に拡散されてしまう光が増え、結果透過率が減少する。従って、高透過率と高曇価を実現させるために光拡散部の厚みが大きい構造をしやすい本発明の合せガラスによる拡散シートが有利である。

そして、その厚みは、必要な光路長を考慮すると、０．２〜１．２ｍｍとすることが好ましい。０．２ｍｍ未満では、必要な曇価を得るために導入される光拡散剤の相対的に多くなるので、スクリーンの透過率が小さくなる傾向が生じる。他方、１．２ｍｍ超の場合、全光線透過率を規定量確保するために単位体積あたりの粒子量を少なくする必要が生じ、規定された透過率の達成と曇価の達成が難しくなりやすくなる。これらを考慮すると、該厚みは、０．４〜０．８ｍｍとすることが好ましい。

前記中間層は可塑剤を用いて成形してなるポリビニルブチラール系樹脂膜、又は可塑剤を用いて成形してなるエチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂膜であることが好ましい。なぜならこれら樹脂は、汎用的に使用されているフロートガラス等と屈折率が近似し、ガラスとの接着性も良好で合せガラスを形成しやすく、且つ光拡散剤を分散させやすいからである。

本発明で使用される光拡散シートを、それ自体でも液晶パネル等の映像投射装置からの映像を反映させるための透過型スクリーンとしてもよい。その場合、ショーウィンドウ、窓ガラス等での使用を考慮して、透過率を、７０％以上とすることが好ましい。

本発明の透過型スクリーンは、拡散シートの反り発生を抑制でき、結果、スクリーンに投影される画像に影響を小さくすることができる。そして、拡散シートを高透過且つ高曇価なものとできるので、投影される画像の輝度向上に効果がある。又、視聴者側がガラスであるため、従来のアクリル板によるものに比べたわみの発生が少なく、投影される画質向上の寄与にする。さらには、ガラスが破損した場合にもガラスが飛散することがなく安全性が格段に向上する。従って、本発明の透過型スクリーンにより、リアプロジェクションテレビ等の画質向上を図ることができる。

本発明の透過型スクリーン構造をなす一部材の光拡散シートでなる透過型スクリーンは、前記光拡散シートが２枚のガラス板状体の間に中間膜層を有する合せガラスであり、該合せガラスの中間層には中間層の屈性率とは異なり且つ中間層の屈折率に対して０．９〜１．１倍の屈折率を有する球状微粒子よりなる光拡散剤が分散されたものである。

前記合せガラスの中間膜層には、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）系樹脂膜、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）系樹脂膜等の合せガラス用中間膜として汎用されているものが使用できる。そして、具体的には可塑性ＰＶＢ「積水化学工業社製、三菱モンサント社製等」、ＥＶＡ「デュポン社製、武田薬品工業社製、デュラミン」、変性ＥＶＡ「東ソー社製、メルセンＧ」等である。尚、該中間膜には、紫外線吸収剤、抗酸化剤、帯電防止剤、熱安定剤、滑剤、充填剤、着色、接着調整剤等が添加されていてもよい。

そして中間膜に導入される光拡散剤には、前記汎用される中間膜の屈折率が１．５であるので、これに適合したものとして、二酸化ケイ素、アルミナ、炭酸カルシウム、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム、弗化セリウム、弗化ランタニウム等の無機化合物、又はフッ素樹脂、シリコ−ン樹脂、シリコ−ンゴム、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂等の有機樹脂の微粒子を使用することができ、コストを考慮すると、二酸化ケイ素の使用することが望ましい。

そして前記光拡散剤は、６０％以上の全光線透過率が６０％、１５〜８０％の曇価を達成するためには、樹脂膜中に０．０１〜１０重量％、好ましくは、０．１〜２重量％分散されるように導入されることが好ましい。

合せガラスを構成する２枚の板状ガラス体には、ソーダライム珪酸塩ガラス、硼珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、バリウム硼珪酸ガラス、石英ガラス等の板状のガラス基板で特にはフロート法で製造されたガラス基板が使用される。その厚みは、合せガラスの重量と強度を考慮すると、０．３〜５ｍｍとすることが好ましく、さらには、０．４〜３ｍｍとすることが好ましい。

上記光拡散剤が分散された中間膜用の原料樹脂膜は、所定量の光拡散剤を 可塑剤中に分散して光拡散剤分散可塑剤とし、次いで光拡散剤分散可塑剤をＰＶＢ系樹脂、ＥＶＡ系樹脂等の中間膜用樹脂に５０重量％以下分散添加し、混合混練することによって光拡散剤を均一に分散した中間膜用原料樹脂とすることで得られる。

前記可塑剤には、ジオクチルフタレート(DOP) 、ジイソデシルフタレート(DIDP)、ジトリデシルフタレート(DTDP)、ブチルベンジルフタレート(BBP) などのフタル酸エステル、またトリクレシルホスフェート(TCP) 、トリオクチルホスフェート(TOP) などのリン酸エステル、またトリブチルシトレート、メチルアセチルリシノレート(MAR) などの脂肪酸エステル、またトリエチレングリコール・ジ-2- エチルブチレート(3GH) 、テトラエチレングリコール・ジヘキサノールなどのポリエーテルエステル、又はこれらの混合物等を使用できる。

光拡散剤が均一に分散された中間膜用原料樹脂は、ＰＶＢ樹脂、ＥＶＡ系樹脂等の中間膜用樹脂を溶解する溶剤に光拡散剤を均一に分散した後、該溶剤、可塑剤、及び中間膜用樹脂に均一に混合混練すること、又は中間膜用樹脂のガラス転移点である５５〜９０℃の温度以上に加熱して軟化した中間膜用樹脂に光拡散剤を直接添加し混合混練することによって得られる。

前記溶剤において、ＰＶＢ系樹脂を溶解する溶剤としては、例えばエチルアルコ−ル、n-プロピルアルコ−ル、イソプロピルアルコ−ル、n-ブチルアルコ−ル、メチレンクロライド等が挙げられる。さらにまた、前記ＥＶＡ系樹脂を溶解する溶剤としては、例えばトルエン、キシレン、メチレンクロライド等が挙げられる。

そして、中間膜用原料樹脂を、常法の型押出し法、カレンダーロール法等によって、合せガラスとするための中間膜を得ることができる。こうして得られた中間膜と２枚の板状ガラス体とを、オートクレーブ法、減圧下で常温から１２０℃まで昇温する過程中に８０〜１２０ ℃の温度範囲で２０〜３０分間保持する等の公知の手段で光拡散シートとなる合せガラスが得られる。

本発明の透過型スクリーンを構成するためのフレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートは、市中から入手可能なもので、アクリル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、熱硬化線樹脂等の透光性プラスチック製のものが使用される。

上記ようにして得られた透過型スクリーンは、最外面がガラス面となることから、外観上、他のディスプレイと同程度の品位となり、ガラスが事故で破損したとしても合せガラス構造となっているので、ガラスが飛散することなく安全である。

実施例１
１．合せガラスによる拡散シートの作製
平均粒径４μｍの二酸化ケイ素粒子（「サイリシア７３０」；富士シリシア化学社）１重量部とジオクチルフタレート（ＤＯＰ）４重量部からなる光拡散剤分散液５重量部、ＤＯＰ単体液３０重量部、及びポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂９９重量部を約７０℃に保持した状態で２０分間ミキサーを用いて混合し、中間膜用原料樹脂を得た。

該中間膜用原料樹脂を型押出機にて１９０℃前後で厚み０．２５ｍｍにフィルム化し、そしてロールに巻き取り樹脂膜（フィルム）を作製した。このフィルム作製の際、そのフィルム表面には均一な凹凸のしぼを設けた。

次に１３６０×６８０ｍｍ×２．３ｍｍ（厚み）のフロート法で得られたソーダライム珪酸塩ガラス基板（クリア品）を２枚用意し、該基板と同じ大きさに前記フィルムを裁断し、該フィルムを２枚のガラス基板の間に挟み積層体とした。次いで該積層体をゴム製の真空袋に入れ、袋内を脱気減圧し、８０〜１１０℃で約３０分保持した後一旦常温まで戻し、袋から取り出した積層体をオートクレーブ装置に入れ、１２ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけながら、１２０ ℃で３０分間保持することで、光拡散剤が分散された中間膜（すなわち、光拡散部）が０．２ｍｍ厚みである合せガラスよりなる拡散シートを得た。

２．合せガラスによる拡散シートの光学特性評価
上記合せガラスよりなる拡散シートを分光光度計［Ｕ−４０００；日立製作所］を用い、ＪＩＳ Ｋ ７３６１（１９９７年）の規定に準拠して全光線透過率を測定し、そして、ヘーズメーター［ＮＤＨ−２０Ｄ；日本電色工業］を用い、ＪＩＳ Ｋ ７１０５（１９８１年）の規定に準拠し曇価を求めた。結果を表１に示す。本実施例で得られた合せガラスよりなる拡散シートは、透過率、曇価ともに優れたものであった。

３．合せガラスによる拡散シートへの映像投影性能の評価
次ぎに図１に示すような光学系を組み立て、合せガラスよりなる拡散シート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の積層構造を有する透過型スクリーン１に鏡５で反射されたプロジェクター６からの映像をスクリーンの全面に投影させる。本実施例では、スクリーン１の長い側を横方向となるように配置し、この光学系での環境を２０±２℃とした。

３．１．透過型スクリーンの耐熱性評価
赤外線ヒータを拡散シート２の全面に照射すことで拡散シート２を加熱しながら、拡散シート２の表面が５０℃になるまで加熱し、この加熱過程でのスクリーン１に投影された映像をスクリーン１の中央部から３ｍ離れた地点で観測し、映像の歪みが現れた場合、その時の拡散シート２表面温度を記録した。結果、本実施例の透過型スクリーンには、像の歪みが確認されなかった。

３．２．透過型スクリーンの視野角評価
スクリーン１の中央部から３ｍ離れた地点を視点とし、上下及び左右方向に動きながら観測し、スクリーン投影された像を見えなくなったとき角度を記録し、最小のものを視野角値とした。結果、本実施例の透過型スクリーンでは、上下及び左右とも視野角は１７０°であった。

実施例２
中間膜をＰＶＢ樹脂に替えてエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）系樹脂膜とし、中間膜用原料樹脂の厚みを１．３ｍｍ、光拡散剤が分散された中間膜（すなわち、光拡散部）を１．２ｍｍとした以外は実施例１と同様とした。合せガラスによる拡散シートの光学特性評価及び映像投影性能の評価結果を表１に示す。表１の結果にあるように優れたものが得られた。

実施例３
光拡散剤を平均粒径が７μｍの炭酸カルシウムとし、中間膜用原料用樹脂の厚みを０．９ｍｍ、中間膜の厚みを０．８ｍｍとした以外は実施例１と同様とした。合せガラスによる拡散シートの光学特性評価及び映像投影性能の評価結果を表１に示す。表１の結果にあるように優れたものが得られた。

実施例４
中間膜用原料樹脂膜の厚みを０．５ｍｍ、中間膜の厚みを０．４ｍｍとした以外は実施例１と同様とした。合せガラスによる拡散シートの光学特性評価及び映像投影性能の評価結果を表１に示す。表１の結果にあるように優れたものが得られた。

実施例５
光拡散剤１重量部に対してＰＶＢ樹脂を３２重量部となるようし、中間膜用原料樹脂膜の厚みを０．２ｍｍ、光拡散剤が分散された中間膜（すなわち、光拡散部）を０．１ｍｍとした以外は実施例１と同様とした。合せガラスによる拡散シートの光学特性評価及び映像投影性能の評価結果を表１に示す。実施例１乃至４と比較して透過率は低めであったが、表１の結果にあるように優れたものが得られた。

実施例６
中間膜用原料樹脂膜の厚みを１．４ｍｍ、光拡散剤が分散された中間膜（すなわち、光拡散部）を１．３ｍｍとした以外は実施例１と同様とした。合せガラスによる拡散シートの光学特性評価及び映像投影性能の評価結果を表１に示す。実施例１乃至４と比較して透過率は低めであったが、表１の結果にあるように優れたものが得られた。

比較例１
合せガラス用の中間膜の代わりに平均粒径が８μｍの炭酸カルシウムアクリル粒子が練りこまれてなる０．２ｍｍ厚のアクリル樹脂板を用意し、これを２枚のソーダライム珪酸塩ガラス基板（クリア品）で挟持し、拡散シート２とした。この拡散シートによる光学特性評価及び映像投影性能の評価結果を表１に示す。表１にあるように光学特性は問題ないものであったが、シート２が４２℃になったときに反りの影響と思われる像の歪みが発生した。

本発明の透過型スクリーンに映像を投影させる場合の一光学系を示す図である。

符号の説明

１ 透過型スクリーン
２ 拡散シート
３ レンチキュラーレンズシート
４ フレネルレンズシート
５ 鏡
６ プロジェクター

Claims (4)

1. フレネルレンズシート／レンチキュラーレンズシート／光拡散シートの順で配列される透過型スクリーンであり、前記光拡散シートが２枚のガラス板状体の間に中間膜層を有する合せガラスであり、該合せガラスの中間層には中間層の屈折率とは異なり且つ中間層の屈折率に対して０．９〜１．１倍の屈折率を有する球状微粒子が分散され、該合せガラスの全光線透過率が６０％以上、曇価が１５〜８０％であることを特徴とする透過型スクリーン。
2. 前記中間層は可塑剤を用いて成形してなるポリビニルブチラール系樹脂膜、又は可塑剤を用いて成形してなるエチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂膜であることを特徴とする請求項１に記載の透過型スクリーン。
3. 請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンを使用してなるリア型プロジェクションテレビ。
4. 透過型スクリーンに使用される光拡散シートであり、該光拡散シートが２枚のガラス板状体の間に中間膜層を有する合せガラスであり、該合せガラスの中間層には中間層の屈折率とは異なり且つ中間層の屈折率に対して０．９〜１．１倍の屈折率を有する球状微粒子が分散され、該合せガラスの全光線透過率が６０％以上、曇価が１５〜７５％であることを特徴とする光拡散シート。

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