(57)【要約】【課題】視覚される映像光の輝度が低下やコントラストが低下することがなく、外光の散乱反射（ノイズ）の少ない光拡散シートを提供する。【解決手段】複数の単位光学要素を一次元または二次元方向に形成した光拡散シートであって、前記単位光学要素は、断面形状が概ね台形である透光性材料からなり、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えており、隣り合う前記単位光学要素の間は、断面形状が概ね三角形である、前記透光性材料とは屈折率の異なる吸光性材料もしくは遮光性材料からなり、前記単位光学要素は、前記台形の下底を入光部，斜辺を前記全反射部，上底を出光部とした場合、出光部側から見た光拡散シート平面内での前記出光部の面積比が２０％以下である。【選択図】図１
2006106393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位光学要素を一次元または二次元方向に形成した光拡散シートであって、
前記単位光学要素は、断面形状が概ね台形である透光性材料からなり、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えており、
隣り合う前記単位光学要素の間は、断面形状が概ね三角形である、前記透光性材料とは屈折率の異なる吸光性材料もしくは遮光性材料からなり、
前記単位光学要素は、前記台形の下底を入光部，斜辺を前記全反射部，上底を出光部とした場合、出光部側から見た光拡散シート平面内での前記出光部の面積比が２０％以下であることを特徴とする光拡散シート。
【請求項２】
複数の単位光学要素を一次元または二次元方向に形成した光拡散シートであって、
前記単位光学要素は、断面形状が概ね台形である透光性材料からなり、
隣り合う前記単位光学要素の間は、断面形状が概ね三角形である、前記透光性材料とは屈折率の異なる吸光性材料もしくは遮光性材料からなり、
前記吸光性材料もしくは遮光性材料が前記透光性材料と接する面には、光反射性の高い層を形成した構成であることを特徴とする請求項１記載の光拡散シート。
【請求項３】
入光部である前記台形の下底部の長さをＰ，高さをＴ，前記全反射部をなす斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合、
（Ｔ／Ｐ）tanθ≧０．４の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光拡散シート。
【請求項４】
前記角度θが、隣り合う斜辺の間で変化していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光拡散シート。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項に記載の光拡散シートの入光部側に、フレネルレンズが配置されてなる構成のプロジェクションスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散シートおよびこの光拡散シートを用いたプロジェクションスクリーン
に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションディスプレイ装置等においては、観察者の視認性を高めるためスクリーンに光拡散シートを用いたものが知られている。
光拡散シートには、例えば、透光性フィルムの表面を凹凸処理したもの（例えば、特許文献１〜３参照）、樹脂フィルムの内部に光拡散性微粒子を含有させたもの（例えば、特許文献４〜８参照）、半円柱状の凸シリンドリカルレンズが一つの平面上に並列配置されたレンチキュラーシートのような、単位レンズのアレイ構造からなるレンズシート（例えば、特許文献９参照）等がある。
また、これらのシートを数枚組合わせて用いることも行なわれている。
これらは、フィルム，大気，微粒子等の各屈折率の差を利用してこれらの境界において映像光を多方向に屈折させ、映像光を広範囲に拡散して観察者側に出射することで視認性の向上を図ろうとするものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平  ３−  ４３７２４号公報
【特許文献２】特開平  ５−  ６１１２０号公報
【特許文献３】特開平  ７−２７０９１８号公報
【特許文献４】特開平  ４−１３４４４０号公報
【特許文献５】特開平  ４−１３４４４１号公報
【特許文献６】特開平  ２−１５７７３５号公報
【特許文献７】特開昭６３−２６６４４２号公報
【特許文献８】特開平  ４−３２２２４０号公報
【特許文献９】特開２００３−５０３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、光拡散性微粒子や凹凸が形成されたシート表面によって、映像光が乱反射して多くの迷光を生じさせることになり、ディスプレイの表面輝度，コントラストの低下等を招いていた。
また、表面の凹凸処理により拡散性を有するものは、その拡散性および透明性に角度依存性があるため、ディスプレイを見る角度によって視認性が変化するという問題があった。
【０００５】
一方、光拡散シートの光拡散性は、外光の散乱反射を増加させることにもつながり、コントラストが著しく低下して映像がボケやすいという問題点もあった。
透過型プロジェクションＴＶの用途では、明室での観察が一般的であり、太陽光や室内照明光などの外光をスクリーン表面で反射させて、その反射光を観察者に視覚させることは、映像光以外の不要な光の視覚に伴うため、上記の問題点に帰結することになる。
そこで本発明は、視覚される映像光の輝度が低下やコントラストが低下することがなく、外光の散乱反射（ノイズ）の少ない光拡散シート、およびこの光拡散シートを用いたプロジェクションスクリーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明では、外光吸収性の高い映像光の非透過部を設けると共に、観察者に面する前記非透過部の面積比を大きくして、外光反射に起因したコントラストの低下，映像のボケを解消する。
【０００７】
本発明による光拡散シートは、
複数の単位光学要素を一次元または二次元方向に形成した光拡散シートであって、
前記単位光学要素は、断面形状が概ね台形である透光性材料からなり、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えており、
隣り合う前記単位光学要素の間は、断面形状が概ね三角形である、前記透光性材料とは屈折率の異なる吸光性材料もしくは遮光性材料からなり、
前記単位光学要素は、前記台形の下底を入光部，斜辺を前記全反射部，上底を出光部とした場合、出光部側から見た光拡散シート平面内での前記出光部の面積比が２０％以下であることを特徴とする。
【０００８】
全反射を伴い、結果的に光拡散を生じる本発明では、透光性材料と吸光性材料（もしくは遮光性材料）との界面での全反射を要するが、屈折率差だけでなく、前記界面における全反射をいっそう確実にするため、前記吸光性材料（もしくは遮光性材料）が前記透光性材料と接する面には、光反射性の高い層を形成しても良い。
【０００９】
入光部である前記台形の下底部の長さをＰ，吸光性材料もしくは遮光性材料の三角形の高さをＴ，前記全反射部をなす斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合、
（Ｔ／Ｐ）tanθ≧０．４の関係を満たすことが好ましい。
【００１０】
図１は、本発明による光拡散シートの概略構成を示す断面図である。
同図では、上側が投射側，下側が観察者側にあたる。
単位光学要素における透光性材料の断面形状は略台形なので、図中θは一定、すなわち斜辺は直線状であることを基本とするが、本発明は曲線状の斜辺や浅い角度をなす複数の直線の組み合わせである場合をも含むものとする。
【００１１】
本発明のスクリーンは、主に単光源プロジェクタ用であり、フレネルレンズを使用することで本シートへの入射角度を略０°にすることが可能である。なお、斜辺への入射角は、一般には、０°±１０°の範囲にあることが知られている。
【００１２】
前記角度θは、光拡散シート内の全面で必ずしも一様である必要はなく、隣り合う斜辺の間で変化していても良い。
本発明の光拡散シートは、その用途が、上記のようにシートへの入射光の角度が略０°であることを想定して設計されるプロジェクションスクリーンに限定されるものではなく、表示画像が規定される表示素子（液晶パネルなど）を背面から照明して、映像光を観察者側に射出させる方式のディスプレイにおけるバックライト・ユニットに用いられる光路制御部材としての適用も可能である。
【００１３】
バックライト・ユニットが、側端部に光源（ＬＥＤなど）を備える、所謂エッジライト・タイプの場合、導光板内を伝播する光を、表示素子に垂直に近い角度で入射させる光量を多くする（導光板の射出面から垂直に近い角度で射出させる）ことは、既存のバックライト・ユニットでは難しい。
【００１４】
導光板の射出面から射出する光としては、光源からの伝播方向に応じて、導光板内での伝播光が全反射する臨界角度を超える程度で、射出面に近い角度（９０°とは程遠い）の成分が多く、表示素子に垂直に近い角度で入射させる光量を増加させるために、プリズムシートなどの光路制御部材が用いられているが、前記光量の増加には、まだ相当の余地を残している。
【００１５】
導光板の射出面から射出する光が９０°には程遠い現状を考慮して、単位光学要素の中では、１対の斜辺のうち、片側の斜辺のみが大半の全反射を受け持つことになるならば、前記角度θは隣り合う斜辺で等しくある必要はなく、また、光源からの変位に応じて連続的・段階的に変化していても良い。
【００１６】
前記角度θの変化に応じて、台形（および三角形）が非対称な場合の光拡散シートを、エッジライト・タイプのバックライト・ユニット用光路制御部材に適用した一例を図２に示す。
同図では、台形（および三角形）は左右非対称な形状であり、略垂直に切り立った界面が、導光板の射出面から射出する光の反射に殆ど寄与して、同図上側の液晶パネル，観察者（共に、図示せず）の方向に、表示光を射出することになる。
また、同図では、単位光学素子を形成する台形（および三角形）の形状（界面の角度）は略一様であるが、光源からの変位に応じて変化しても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光拡散シートによれば、出光面法線に平行な入射光を斜辺にて全反射し、出光面においては反射を起こすことなく観察者側に出光することができる。
この際、入光部である台形の下底部（図１では、上側になる）が、隣り合う単位光学要素間で間隔を置かずに接していることで、プロジェクタから入光する投射光（映像光）が遮られることなく、効率的に観察者側に出光することとなり、高輝度の映像光を視覚することが可能となる。
本発明では、観察者側から見た光拡散シート平面内での台形の上底部の面積比が２０％以下である（すなわち、間を埋める吸光性材料もしくは遮光性材料の面積比が８０％以上となる）ため、投射映像光以外の外光を有効に吸収し、明室環境下であっても、観察者にはノイズ光を視覚させにくくなる。
従って、輝度とコントラストが高い光拡散シートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光拡散シート10の水平断面を示す説明図である。
同図においては、リア型プロジェクションスクリーンとしての用途の場合、図面上側に映像光源が配置され、図面下側に観察者が位置することになる。
光拡散シートは、観察者側から映像光源方向に順に、ハードコート層15，透明基材14，吸光性材料もしくは遮光性材料からなる遮光部（三角形）13／透光性材料からなる透光部（台形）12，透明基材11を有する構成である。
【００１９】
本発明においては、遮光部13および透光部12が必須要件であり、図１における上下の透明基材11，14およびハードコート層15は付随的な構成要素ではあるが、後述する製造方法に伴い、何れか一方の透明基材は存在することが好ましい。
【００２０】
本発明では、透光部12の同図上側を入光部，斜辺を全反射部，同図下側を出光部とした場合、出光部側から見た光拡散シート平面内での出光部の面積比が２０％以下であることを特徴とする。
すなわち、観察者側に面する遮光部13の面積比が８０％以上であり、面積比２０％以下の狭い透光部12から、映像光がロスなく効率的に射出すると共に、外光反射を広い面積で確実に妨げるため、高輝度の映像を高コントラストで視覚可能である。
【００２１】
同図では、単位光学要素のピッチＰの８０％以上の長さを、遮光部13の底辺が占めることになり、遮光部13の三角形の高さがＴである場合、
Ｐａ／Ｐ≧０．８
（（２Ｔtanθ）／Ｐ）≧０．８
（（Ｔ／Ｐ）tanθ）≧０．４の関係を満たすこととなる。
【００２２】
遮光部13と透光部12との界面である斜辺での全反射によって、同図で左右方向に映像光の視域が拡大されることになるため、両者には屈折率差が必要である。
また、全反射が生じないような角度で斜辺に映像光が入射する場合、映像光が遮光部13に吸収されてしまう損失をなくす上では、斜辺に高反射材料を被覆形成しても良い。
【００２３】
遮光部13は、カーボン等の顔料または所定の染料にて所定濃度に着色されている。
透明基材11，14は、透光部12と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。
最外面の観察者側には、ハードコート層15に限らず、反射防止層，偏光フィルター層，帯電防止層，防眩処理層，防汚処理層，タッチセンサ層などの各種機能層が、必要に応じて少なくとも１種以上の組み合わせで適宜設けられる。
【００２４】
次に、図３を参照しつつ本発明の光拡散シートの製造方法の一例について説明する。
巻き出し側から透明基材（14）を供給する。
遮光部13の逆形状である凹部が表面に形成されたロールスタンパ（版）に遮光材を供給し、ロール対でニップした後、透明基材を介してエネルギー線（ＵＶなど）を照射する。
透明基材に対して急な斜面を持つ遮光部13の形状を安定する上では、遮光部13が液状で供給出来、キュアにより形状が維持しやすい特性が好適であり、エネルギー線の照射により短時間で硬化する材料が好ましい。
【００２５】
ロールスタンパから剥離され、遮光部13の形成された透明基材に、次いで反射膜を形成した後、透光部12となる透光材を供給し、巻き出される透明基材（11）とロール部で挟持・ニップした後、透明基材（11）を介してエネルギー線（ＵＶなど）を照射し、透光部12をキュアする。
以降、必要に応じて、洗浄を行なった後、最終的に巻き取る。
【００２６】
上記製造プロセスの変形例として、遮光部13と透光部12の製造工程順を逆にしても良い。
また、変形例も含め、ウェブ状の形態で連続的に製造する上で、上記一連の製造方法は有効であるが、本発明はこれに限ったものではなく、上下に透明基材を有さない構成の光拡散シートの場合には、他の製造方法が選択されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による光拡散シートの概略構成を示す断面図。
【図２】本発明による光拡散シートの他例の概略構成を示す説明図。
【図３】光拡散シートの製造方法の一例を示す説明図。
【符号の説明】
【００２８】
11，14・・・透明基材
10・・・光拡散シート
12・・・透光部
13・・・遮光部
15・・・ハードコート層
【図１】
2006106393.tif 000003
【図２】
2006106393.tif 000004
【図３】
2006106393.tif 000005