(57)【要約】【課題】湿度が変化してもシートの反りやたわみに基づく浮きや膨れが起こりにくい透過型スクリーン用シートの提供、および、そうしたシートで構成した透過型スクリーンを提供する。【解決手段】２５℃における相対湿度が５０％から８０％に変化したときのシート長の変化率Ｘ（％）と、湿度が低い状態でのシート長Ｌ（ｍｍ）と、シートの厚さＴ（ｍｍ）と、シートを構成する樹脂のヤング率Ｅ（ＭＰａ）とが、下記式１、２の関係を満たす透過型スクリーン用シートにより、上記課題を解決した。２５０≦Ｅ×Ｔ３  ≦２７０００    …１Ｌ×Ｘ／Ｔ≦４０    …２【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５℃における相対湿度が５０％から８０％に変化したときのシート長の変化率Ｘ（％）と、相対湿度が低いときのシート長Ｌ（ｍｍ）と、シートの厚さＴ（ｍｍ）と、シートを構成する樹脂のヤング率Ｅ（ＭＰａ）とが、下記式１、２の関係を満たすことを特徴とする透過型スクリーン用シート。
２５０≦Ｅ×Ｔ３  ≦２７０００  …１
Ｌ×Ｘ／Ｔ≦４０  …２
【請求項２】
前記シートは、２５℃における相対湿度が５０％における飽和吸水率と８０％における飽和吸水率との差が０．５重量％以下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用シート。
【請求項３】
前記シートが、フレネルレンズシート、光拡散シート若しくは前面シート用として使用されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透過型スクリーン用シート。
【請求項４】
前記シートに予め入光側に凸な反り形状が付与されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の透過型スクリーン用シート。
【請求項５】
２枚以上のシートにより構成されている透過型スクリーンであって、請求項１、２、４の何れか１項に記載の透過型スクリーン用シートが、少なくとも、湿度の変化する環境に曝される側に配置されていることを特徴とする透過型スクリーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクションテレビジョンを構成する透過型スクリーンに好適に用いられる透過型スクリーン用シートおよびそのシートで構成された透過型スクリーンに関するものであり、更に詳しくは、湿度の変化に伴う種々の問題を生じにくい透過型スクリーン用シートおよび透過型スクリーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクションテレビジョンは、背面側から供給される映像を透過型スクリーンに投影し、そのスクリーンを透過した拡大投影映像を手前側から観察する映像装置である。こうしたプロジェクションテレビジョンに用いられる一般的な透過型スクリーンは、明るく且つできるだけ広い角度から違和感なく観察できるように、光拡散シートやフレネルレンズシート等のレンズシートが組み合わされて構成されている。また、透過型スクリーンには、レンズシートの保護やテレビとしての質感を高めるために、その表面に特殊加工（ハードコート、防眩、外光反射防止等）を施した前面シートを観察者側につけているものもある。
【０００３】
近年においては、テレビジョンの大型化・高精細化への要求が高まってきており、透過型スクリーンへの大型化、薄肉化および高精細化が要求されている。そのため、そのスクリーンを構成する光拡散シートやフレネルレンズシート等のレンズシート、さらには、観察者側前面に装着される前面シート等の補助シート（以下、これらを「レンズシート等」または単に「シート」と略すことがある。）においても、薄肉で高精度のものが要求されている。
【０００４】
しかしながら、透過型スクリーンを構成するシートは、従来からＰＭＭＡ樹脂等のメタクリル系樹脂を押出し成形することにより製造されているが、このメタクリル系樹脂は比較的吸水率が高いので、製造されたシートは温湿度変化による反りやたわみが生じやすいという問題があった。より詳しく説明すれば、一般的な透過型スクリーンは、映像光源側から観察側に向かって、フレネルレンズシート、光拡散シート、前面シートの順で配置されているが、フレネルレンズシートの映像光源側の面と前面シートの観察側の面が直接外気に曝され、湿気の影響を受けやすい。その結果、それぞれのシートの表裏での吸水率に差が生じ、その吸水率に基づく樹脂の伸びが表裏両面で異なるため、シートにたわみや反りが生じていた。
【０００５】
吸水によるシートの反りやたわみは、そうしたシートで構成された透過型スクリーンに膨れや浮きを生じさせ、その結果、光学特性を損なったり、枠体からシートが脱落したり、シート同士が擦れてレンズ形状がつぶれたり、前面シートのたわみによる画像のゆがみが生じたりする等の問題の主な原因となっていた。特に、最近の薄肉化の要請によりシートの厚さを薄くしていくと、その傾向がより顕著に現れるようになっている。
【０００６】
こうした問題に対し、吸水性の低いスチレン樹脂を用いて反りやたわみの小さいシートを製造することも検討されたが、得られたシートは、変色による透過率の低下が起こり易く、透過型スクリーン本来の機能を発揮できないという問題があった。
【０００７】
また、シートを厚くしたり二枚のシートを接着したりしてその剛性を高め、吸湿により反りやたわみが起こっても、その高い剛性によりシートの膨れや浮きを防ぐことも検討されたが、近年薄肉化の要請に反するものとなるという問題もあった。
【０００８】
また、最近では、機械的強度や耐環境性の向上を目的として、ゴム状弾性体を分散粒子として含有させたゴム変性スチレン系樹脂でレンズシート等を製造すること（例えば、特許文献１を参照。）や、ゴム重合体を透光性材料中に分散させてレンズシートを製造すること（例えば、特許文献２を参照。）等について種々検討されているが、何れも十分なものとはいえない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２４３９１７号公報（段落番号０００３〜０００８）
【特許文献２】
特開２０００−６６３０７号公報（段落番号０００７〜００１３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来とは異なる観点により上記問題の解決を図ったものであって、その目的は、湿度が変化してもシートの反りやたわみに基づく浮きや膨れが起こりにくい透過型スクリーン用シートの提供、および、そうしたシートで構成した透過型スクリーンを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、湿度の変化により生じるシートの反りやたわみが、シートの厚さが薄くなるほど大きくなることを考慮し、シートの反りやたわみに及ぼすシートの構造因子を詳細に検討することにより本発明に係る透過型スクリーン用シートに到達した。
【００１２】
すなわち、上記課題を解決するための請求項１の透過型スクリーン用シートは、２５℃における相対湿度が５０％から８０％に変化したときのシート長の変化率Ｘ（％）と、相対湿度が５０％のときのシート長Ｌ（ｍｍ）と、シートの厚さＴ（ｍｍ）と、シートを構成する樹脂のヤング率Ｅ（ＭＰａ）とが、下記式１、２の関係を満たすことに特徴を有する。
２５０≦Ｅ×Ｔ３  ≦２７０００    …１
Ｌ×Ｘ／Ｔ≦４０    …２
【００１３】
この発明によれば、上記関係を満たす透過型スクリーン用シートは、湿度の変化により発生する反りやたわみが小さいので、そのシートで透過型スクリーンを構成することにより、スクリーンに膨れや浮きを生じさせず、例えば光学特性を損なったり枠体からレンズシートが脱落したりするのを防止することができ、透過型スクリーンの画像安定性に寄与することができる。また、所望の厚さのシートを得ようとする場合に、上記関係を満たすようにシート形成用の樹脂材料を選定できるので、種々の厚さのシートを製造する場合における設計・製造コストの削減と不良のないシートの安定的な製造を図ることができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型スクリーン用シートは、２５℃における相対湿度が５０％における飽和吸水率と８０％における飽和吸水率との差が０．５重量％以下であることに特徴を有する。
【００１５】
この発明によれば、相対湿度が５０％から８０％に変化したときの飽和吸水率の差が上記範囲の樹脂材料でシートを形成するので、吸水により生じるシートの反りやたわみをより一層低減させることができる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の透過型スクリーン用シートにおいて、前記シートが、フレネルレンズシート、光拡散シート若しくは前面シート用として使用されることに特徴を有する。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の透過型スクリーン用シートにおいて、前記シートに予め入光側に凸な反り形状が付与されていることに特徴を有する。
【００１８】
上記課題を解決するための請求項５の透過型スクリーンは、２枚以上のシートにより構成されている透過型スクリーンであって、上述した本発明の透過型スクリーン用シートが、少なくとも、湿度の変化する環境に曝される側に配置されていることに特徴を有する。
【００１９】
この発明によれば、湿度が大きく変化しても透過型スクリーンに大きな反りやたわみが発生しないので、良質で安定した画像を映し出す透過型スクリーンを提供できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の透過型スクリーン用シートおよび透過型スクリーンの実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
本発明の透過型スクリーン用シートは、両面ともにレンズ形状が付与されていないシート若しくは一方の面または両面にレンズ形状が付与されているシートであり、２枚以上のシートで構成された複合構造の透過型スクリーン用として使用されるものである。
【００２２】
複合構造の透過型スクリーン用シートとしては、例えば図１に示すように、複合構造の透過型スクリーン２１を構成する、フレネルレンズシート２２、光拡散シートであるレンチキュラーレンズシート２３、レンチキュラーレンズシートの観察側の前面に設けられる前面シート２４や遮光シート（図示しない）等を挙げることができる。
【００２３】
本発明の特徴は、２５℃における相対湿度が５０％から８０％に変化したときのシート長の変化率Ｘ（％）と、相対湿度が５０％のときのシート長Ｌ（ｍｍ）と、シートの厚さＴ（ｍｍ）と、シートを構成する樹脂のヤング率Ｅ（ＭＰａ）とが、２５０≦Ｅ×Ｔ３  ≦２７０００…（１）、および、Ｌ×Ｘ／Ｔ≦４０…（２）の関係を満たすことにある。
【００２４】
第１式は、シートの剛性を規定したものである。剛性は、ヤング率Ｅ（ＭＰａ）とシート厚Ｔ（ｍｍ）の３乗との積（Ｅ×Ｔ３  ）に比例し、その積の値が２５０未満では、剛性に乏しくて取り扱いが難しく、四辺を引っ張るか支持板に固定しなければスクリーン用のシートとして使用できないという難点がある。そして、その問題を解決しようとすると、透過型スクリーンの生産性が低下したりコストが増大してしまう。一方、その積の値が２７０００を超える場合には、剛性があるためシートが湿気を吸水しても反りやたわみが小さいという利点があるが、その範囲の剛性を有するシートは厚さが増すので、透過型スクリーンの薄肉化、軽量化およびコストダウンの要請に応えることができない。
【００２５】
第２式は、２５℃における相対湿度が５０％から８０％に変化したときのシート長の変化率Ｘ（％）と相対湿度が５０％のときのシート長Ｌ（ｍｍ）とシートの厚さＴ（ｍｍ）との関係を規定したものである。
【００２６】
ここで、２５℃における相対湿度で評価したのは、本発明の透過型スクリーン用シートの平均的な使用環境温度、例えば店舗内や家庭内での使用環境温度が、２５℃程度であるからである。
【００２７】
また、相対湿度が５０％から８０％に変化したときの変化率で評価したのは、水分は樹脂中を拡散浸透するために湿気に曝されていない面においても吸水していることからその点について検討したところ、湿気に曝される面と曝されない面の吸水量の差が、湿気に曝される面の相対湿度を３０％程度変化させた前後の吸水量以上の値にならないことを詳細な実験によって明らかにしたことに基づくものであり、一般的な使用環境における湿度（２０％〜８０％）に於いて最大の吸水率差を示すのが５０％から８０％に変化させたときだからである。
【００２８】
また、シート長Ｌとは、シートの長辺のことであり、正方形である場合には何れかの辺の正味の長さであり、長方形の場合には長辺の正味の長さである。
【００２９】
また、シート長の変化率Ｘとは、相対湿度を５０％から８０％に変化させた前後のシート長の変化率を表すものであり、湿度が高い状態（吸湿時）におけるシートの変化率Ｘ（ａ）は、２５℃において相対湿度５０％の条件で２４時間放置した状態（吸湿していない状態）でのシート長をＬ（ａ）、２５℃において相対湿度８０％の条件で２４時間放置した状態（吸湿状態）でのシート長をＬ（ｂ）とすると、Ｘ（ａ）＝（Ｌ（ｂ）−Ｌ（ａ））／Ｌ（ａ）で定義される。
【００３０】
また、シートの厚さＴは、図１に示すように、例えば、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のようにレンズ要素を含めた厚さで定義される。
【００３１】
本発明のシートは、上記式（１）および（２）の関係を満たすので、湿度の変化により発生する反りやたわみが小さくなり、そのシートで透過型スクリーンを構成すれば、スクリーンに膨れや浮きを生じさせず、例えば光学特性を損なったり枠体からレンズシートが脱落したりするのを防止することができ、透過型スクリーンの画像安定性に寄与することができる。
【００３２】
Ｌ×Ｘ／Ｔ＞４０、となる場合には、湿度変化が生じた場合に、シートに反りやたわみを生じさせる程度の変形を起こすことがある。その結果、そうしたシートで構成した透過型スクリーンに膨れや浮きを生じさせ、光学特性を低下させたり、枠体からシートが脱落したり、シート同士が擦れてレンズ形状がつぶれたり、前面シートのたわみによる画像のゆがみが生じたりする等の問題が生じることがある。
【００３３】
ここで、Ｌ×Ｘ／Ｔ≦４０、とした理由について詳しく説明する。吸水によるシートのたわみ量Ｗ（ｍｍ）を幾何学的に求めようとした場合、変形したシートの形状を円状とすると、Ｗ＝Ｌ２×Ｘ／（８００×Ｔ）、の関係となる。これは、円の半径の差と円周の長さの関係を表す幾何学的な関係式であり、シートが完全にフリーな状態で自由に変形できる場合である。
【００３４】
これに対して、透過型スクリーンを構成する実際のシートにおいては、シートの四辺が枠体で保持されているので、シート自身が有する剛性によりシートのたわみが低減する。このたわみ低減の程度について本発明者が詳細に検討したところ、厚さ数ミリ程度のプラスチック製のシートにおいては、そのたわみ量Ｗは、５分の１程度に低減することが確認された。
【００３５】
このことから、本発明においては、吸水時におけるシート長の変化率をＸ（％）とすると、この変化率によって生じるシートのたわみ量Ｗ（ｍｍ）は、Ｗ＝Ｌ２×Ｘ／（８００×Ｔ）×（１／５）となる。ここで、シートのたわみ量ＷがＬ／１００を超えるとスクリーン上の映像のゆがみが起こり易いので、Ｗ≦Ｌ／１００とし、これを上記の式に代入すると、許容できるたわみ量Ｗは、Ｌ２×Ｘ／（４０００×Ｔ）≦Ｌ／１００、すなわち、Ｌ×Ｘ／Ｔ≦４０、となるのである。なお、許容されるたわみ量Ｗがより小さいこと、すなわち、Ｗ≦Ｌ／２００であることが好ましく、したがって、第２式は、Ｌ×Ｘ／Ｔ≦２０であることが好ましい。なお、たわみ量Ｗは、図２に示すように、レーザー測定器３１により、枠体３２に装着した吸水前後のシート３３の変位を測定することにより求めた。
【００３６】
上述した本発明のシートにおいては、２５℃における相対湿度が５０％から８０％に変化したときの飽和吸水率の差が０．５重量％以下であることが好ましい。そうしたシートは、湿度変化によるシートの伸縮が小さく、上記式（２）の関係を容易に満たすことができる。飽和吸水率の差が０．５重量％を超えると、湿度変化に対して反りやたわみの変動が敏感になり、スクリーンの画質の変化が顕著になって画像安定性が損なわれることがある。なお、飽和吸水率の差の下限値は特に限定されず、差の小さいものは好ましく用いられる。飽和吸水率の差の小さいのもとしては、０．０１重量％程度のポリオレフィン等がある。
【００３７】
なお、シート厚さＴは、０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることが好ましい。この範囲の厚さが好ましいのは、従来、この範囲のシートに反りやたわみの問題が多く発生していたこと、および近年のシート厚の薄肉化の動向を反映したものである。ちなみに、シート厚さが０．５ｍｍ未満では、剛性が乏しくなり支持材が必要となってコストが高くなったり生産性が低下してしまう。一方、シート厚が３ｍｍを超えると、剛性が十分で吸水が起こっても反りやたわみの問題が発生しにくいという利点はあるが、スクリーンの軽量化・薄肉化に逆行することとなると共にコスト高になってしまう。
【００３８】
また、本発明の透過型スクリーン用シートは、予め入光側（光源側のこと）に凸な反り形状を付与したものに対しても適用できる。このときのシート長は、反り形状に沿った実際の長さとなる。このように、予め入光側に凸となるように反り形状を付与することにより、湿度変化により生じる反りやたわみに基づい浮きの影響を小さくすることができる。例えば、２枚以上のシートにより構成される透過型スクリーンにおいて、入光側に凸とした各シートの反りの程度を入光側から出光側に向かって段階的に大きくすることにより、湿度変化により寸法変化が生じて各シートに反りやたわみが起こっても、各シート間に浮きが生じるのを効果的に抑制することができる。特に、拡散要素を有するシート、例えばフレネルレンズシートおよびレンチキュラーレンズシート等においては、予め入光側に凸となるように段階的に反り形状を付与することにより、両者のシート間隔（浮き寸法）が１．０ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下に抑制することができる。なお、前面シートにおいては、必ずしも反りを付与しなくてもよいが、上記同様に、入光側に凸な反りを付与することが好ましい。
【００３９】
シートを形成する透明樹脂としては、吸湿時の寸法変化率の小さいスチレン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。レンズ要素を備えたシートは、レンズの逆形状を有する金型を用い、上記樹脂をプレス成形、射出成形またはキャスティング成形などにより成形して製造される。
【００４０】
本発明の透過型スクリーン用シートで複合構造の透過型スクリーンを構成する場合には、本発明の透過型スクリーン用シートを、少なくとも、湿度の変化する環境に曝される側に配置されていることが好ましい。このように配置した透過型スクリーンは、湿度が大きく変化しても大きな反りやたわみが発生しないので、そのスクリーンに良質で安定した画像を映し出すことができる。
【００４１】
具体的には、映像光源側から観察側に向かって、通常、フレネルレンズシート、光拡散シート、前面シートの順で配置されているので、フレネルレンズシートの映像光源側の面と前面シートの観察側の面が外気に曝され、最も湿気の影響を受けやすく、それぞれのシートの表裏での吸水性の相違によりたわみや反りが生じやすかった。しかしながら、本発明のシートでフレネルレンズシートと前面シートを構成すれば、湿度が大きく変化しても大きな反りやたわみが発生しないので、そのスクリーンに良質で安定した画像を映し出すことができるのである。
【００４２】
なお、本発明の特徴を満たし、本発明の所期の目的を達成することができる限りにおいて、樹脂材料には、各種の作用効果を発揮する添加剤、例えば着色剤（ティント剤）や帯電防止剤等、または光拡散性粒子等を含有させることができる。また、同一材料で構成されている単一シートでも、シート中に例えば低反射層、反射防止層、帯電防止層、ハードコート層などが形成されている複合シートであっても構わない。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明の透過型スクリーン用シートについて具体的な実施例および比較例に基づき説明する。
【００４４】
（実施例１〜４および比較例１〜４）
透過型スクリーン用シートを形成するための樹脂材料として、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ＭＢＳを用い、短辺５８０ｍｍ×長辺（シート長さＬ）１０５０ｍｍの平板シートと短辺５２７ｍｍ×長辺（シート長さＬ）９１３ｍｍの平板シートを作製した。作製したシートの厚さＴ、シートを構成する樹脂のヤング率Ｅ、２５℃における相対湿度が３０％変化したときの変化率Ｘ、およびそれらから計算したＥＴ３とＬＸ／Ｔを表１に示した。
【００４５】
【表１】
2004184482.tif 000002
【００４６】
比較例３のシートは剛性はあったがとても厚く、比較例４のシートは薄くて剛性に乏しかった。そのため、比較例３、４は以後の実験に供さなかった。
【００４７】
次に、実施例１〜４および比較例１、２について、２５℃・３０％ＲＨの湿度環境中に２４時間保持し、引き続き２５℃・８０％ＲＨの湿度環境中に３６時間保持し、さらに引き続き２５℃・５０％ＲＨの湿度環境中に２４時間保持し、１２時間毎のたわみ量Ｗを測定した。その結果を表２に示した。
【００４８】
なお、作製したシートは、木枠に装着され、２５℃で相対湿度を変化させた時の変化率およびシート中心部のたわみ量Ｗを測定した（図２を参照）。たわみ量Ｗは、レーザー測定器（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＬＫ−５００型）で平板シートの中央部の変位を測定した。用いた木枠には、シートが入るようにシートの厚さＴよりも１ｍｍ大きな幅で、深さ５ｍｍの溝を形成したものを用いた。この木枠で平板シートの四辺を囲み、背面側を空洞として外気（湿気）に触れないようにした。
【００４９】
【表２】
2004184482.tif 000003
【００５０】
表２に示すように、比較例１、２のシートのたわみ量が大きく、特に比較例１では１０ｍｍ以上になった。
【００５１】
次に、こうして得られた平板シートを、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシートおよび前面シートで構成される透過型スクリーン（図１を参照）の前面シートとして用い上記と同様に湿度変化させたところ、実施例１〜４のシートにおいては良好な映像を映し出すことができた。一方、比較例１、２のシートは前後にたわんで映像がゆがんだ。
【００５２】
また、実施例１〜４および比較例１、２のシートの片面にＵＶ硬化樹脂でピッチ０．１１２ｍｍのフレネルレンズ形状を形成し、フレネルレンズシートとしてスクリーンに使用し上記の条件で湿度変化させたところ、実施例１〜４のシートにおいては良好な映像を映し出すことができたが、比較例１、２のシートはその中心部でレンチキュラーレンズシートとフレネルレンズシートの間で３ｍｍ以上の浮きが生じ、映像がぼやけた。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の透過型スクリーン用シートによれば、湿度の変化により発生する反りやたわみが小さいので、そのシートで透過型スクリーンを構成することにより、スクリーンに膨れや浮きを生じさせず、例えば光学特性を損なったり枠体からレンズシートが脱落したりするのを防止することができ、透過型スクリーンの画像安定性に寄与することができる。また、所望の厚さのシートを得ようとする場合に、上記関係を満たすようにシート形成用の樹脂材料を選定できるので、種々の厚さのシートを製造する場合における設計・製造コストの削減と不良のないシートの安定的な製造を図ることができる。
【００５４】
本発明の透過型スクリーンによれば、湿度が大きく変化しても透過型スクリーンに大きな反りやたわみが発生しないので、良質で安定した画像を映し出す透過型スクリーンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透過型スクリーン用シートが適用される透過型スクリーンの他の一例を示す構成図である。
【図２】たわみ測定方法の説明図である。
【符号の説明】
２１  透過型スクリーン
２２  フレネルレンズシート
２３  レンチキュラーレンズシート
２４  前面シート
３１  レーザー測定器
３２  枠体
３３  透過型スクリーン用シート
【図１】
2004184482.tif 000004
【図２】
2004184482.tif 000005