(57)【要約】      （修正有）【課題】リアプロジェクションテレビで使用される、ゴーストを低減したフレネルレンズシート及び背面投射型スクリーンを提供する。【解決手段】フレネルレンズ基板とフレネルレンズから成り、光源側表面が平均ピッチ２００μｍ以下、十点平均粗さ３〜１５μｍであるフレネルレンズシート、及び該フレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシートを組み合わせた背面投射型スクリーン。【選択図】図２
2004272235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレネルレンズ基板とフレネルレンズから成り、光源側表面が平均ピッチ２００μｍ以下、十点平均粗さ３〜１５μｍであるフレネルレンズシート。
【請求項２】
フレネルレンズ基板が、熱可塑性樹脂１００重量部および式（１）を満足する屈折率を有し平均粒径１３〜３０μｍである光拡散性微粒子６〜３０重量部から成る層を含む請求項１記載のフレネルレンズシート。
０≦｜Ｎｐ−Ｎｓ｜＜０．０２        （１）
（Ｎｐは熱可塑性樹脂の屈折率、Ｎｓは光拡散性微粒子の屈折率）
【請求項３】
フレネルレンズ基板が、表面の十点平均粗さが６〜１５μｍである金属ロールを用いる成形により得られた熱可塑性樹脂から成る請求項１〜２のいずれかに記載のフレネルレンズシート。
【請求項４】
フレネルレンズ基板が、メチルメタアクリレートとスチレンの共重合樹脂から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフレネルレンズシート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシートを組み合わせた背面投射型スクリーン。
【請求項６】
表面の十点平均粗さが６〜１５μｍである金属ロールを用いてフレネルレンズ基板を成形し、該フレネルレンズ基板にフレネルレンズを張り合わせることを特徴とするフレネルレンズシートの製造方法。
【請求項７】
表面の十点平均粗さが６〜１５μｍである金属ロールを用いてフレネルレンズ基板を成形し、該フレネルレンズ基板にフレネルレンズを張り合わせてフレネルレンズシートを製造し、該フレネルレンズシートにレンチキュラーレンズシートを組み合わせることを特徴とする背面投射型スクリーンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアプロジェクションテレビで使用されるフレネルレンズシート及び背面投射型スクリーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大画面テレビジョンの一つであるリアプロジェクションテレビでは、光源から投射された画像光が反射ミラーで反射され、スクリーンで結像する。スクリーンは基本的に光源側から、フレネルレンズシート、レンチキュラーレンズシート、前面パネルという三枚構成となっている。
リアプロジェクションテレビで使用される背面投射型スクリーンは、通常フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとを組み合わせているが、フレネルレンズシート表面での反射およびフレネルレンズシート内部での迷光のため、画像上いくつかの欠点をもたらしている。例えば、リアプロジェクションテレビの画面を近距離で下方から上方を見た場合、画面上部の映像が、そのやや下側の箇所にさらに拡大されて見られる。このように多重象が見られる現象を一般的にゴーストと呼んでいる。この原因は、フレネルレンズシート内部での迷光および、光源側表面で反射した光が反射ミラーで反射され再度入射することによって現れると考えられている。また、近年画像輝度の改善のため光源の輝度が高くなっており、そのためこのゴーストもより強調される傾向にある。
【０００３】
この現象を図面にて説明する（図１）。フレネルレンズシート１の背面に反射ミラー２が配置されている背面投射型スクリーンにおいて、光源からの入射光３がフレネルレンズシートに入射し、観察者側に出射する。このとき、フレネルレンズシート１の光源側表面５にて光が一部反射し、反射ミラー２にて再度反射され観察者側へ出射されゴースト光４ｂとなる。また、フレネルレンズ内に入射した光３が、出射側表面６で一部反射し、光源側表面５および反射ミラー２で再度反射して出射したものがゴースト光４ａおよび４ｃとなる。
【０００４】
このようなゴーストを低減させるため、フレネルレンズ形成面とは反対側の面にレンチキュラーレンズの長手方向と直行する方向にヘアラインを形成する（特許文献１参照）、フレネルレンズ形成面とは反対側の面に一様な凹凸形状を有し、そのヘイズ値、半値角、１／３角などをある範囲に規定する（特許文献２参照）、フレネルレンズ形成面とは反対側の面に反射防止膜を形成する（特許文献３参照）等が提案されている。
【０００５】
上記従来技術のように、フレネルレンズシートの光源側表面を凹凸形状にしたり反射防止処理することによって、スクリーン内部の迷光および表面反射を拡散もしくは低減させゴーストが低減される。しかし、上記従来技術は、近年の輝度の高い光源を使用したリアプロジェクションテレビに対しては効果が不十分である。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１５８１５３号公報
【特許文献２】特開平５−１２７２５７号公報
【特許文献３】特許第３０５６５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術よりもより効果的かつ簡便なゴースト低減の方法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】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、以下に示す手法により効果的にゴーストを低減できることを見出した。すなわち、本発明は、下記（１）〜（４）記載のフレネルレンズシート、下記（５）記載の背面投射型スクリーン、下記（６）記載のフレネルレンズシートの製造方法、および下記（７）記載の背面投射型スクリーンの製造方法に関するものである。
（１）フレネルレンズ基板とフレネルレンズから成り、光源側表面が平均ピッチ２００μｍ以下、十点平均粗さ３〜１５μｍであるフレネルレンズシート。
（２）フレネルレンズ基板が、熱可塑性樹脂１００重量部および式（１）を満足する屈折率を有し平均粒径１３〜３０μｍである光拡散性微粒子６〜３０重量部から成る層を含む（１）記載のフレネルレンズシート。
０≦｜Ｎｐ−Ｎｓ｜＜０．０２        （１）
（Ｎｐは熱可塑性樹脂の屈折率、Ｎｓは光拡散性微粒子の屈折率）
（３）フレネルレンズ基板が、表面の十点平均粗さが６〜１５μｍである金属ロールを用いる成形により得られた熱可塑性樹脂から成る（１）〜（２）のいずれかに記載のフレネルレンズシート。
（４）フレネルレンズ基板が、メチルメタアクリレートとスチレンの共重合樹脂から成ることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のフレネルレンズシート。
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載のフレネルレンズシート及びレンチキュラーレンズシートを組み合わせた背面投射型スクリーン。
（６）表面の十点平均粗さが６〜１５μｍである金属ロールを用いてフレネルレンズ基板を成形し、該フレネルレンズ基板にフレネルレンズを張り合わせることを特徴とするフレネルレンズシートの製造方法。
（７）表面の十点平均粗さが６〜１５μｍである金属ロールを用いてフレネルレンズ基板を成形し、該フレネルレンズ基板にフレネルレンズを張り合わせてフレネルレンズシートを製造し、該フレネルレンズシートにレンチキュラーレンズシートを組み合わせることを特徴とする背面投射型スクリーンの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のフレネルレンズシート、背面投射型スクリーンを用いることによって、スクリーン内部の迷光および表面反射が効果的に拡散され、それらによって発生するゴーストを著しく低減させることができる。そのため、本発明のフレネルレンズシート、背面投射型スクリーンを使用したリアプロジェクションテレビは、ゴースト光のない良好な画像を得ることができる。
現時点で本発明の好ましいと思われる実施例について説明したが、請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の変更、改良が可能であることは当業者の当然とするところである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のフレネルレンズシートは、フレネルレンズ基板とフレネルレンズから成り、光源側表面が平均ピッチ２００μｍ以下、十点平均粗さ３〜１５μｍである。
本発明によるゴースト低減のメカニズムを示す図２で、フレネルレンズシート１の背面に反射ミラー２が配置されている背面投射型スクリーンにおいて、光源からの入射光３がフレネルレンズシート１に入射し、観察者側に出射する。このとき、フレネルレンズシート１の光源側表面５にて入射光３が一部反射するが、光源側表面５が凹凸形状となっているため、点線で示した反射光は一方向へは進まずさまざまな方向へ散乱する。その結果、ゴースト光は目立たない程度のものとなる。
フレネルレンズシートの光源側表面５のピッチは、大きすぎると凹凸の模様が画面に写り込んでしまうため、適度に小さくする必要がある。光源側表面の凹凸の高さは、フレネルレンズシート内部の迷光および表面反射光を有効に拡散させるために、適度に高くする必要がある。発明者らが鋭意検討した結果、平均ピッチは２００μｍ以下が好ましく、凹凸の高さを表す十点平均粗さは３〜１５μｍが好ましいという結論に達した。さらに、平均ピッチは１５０μｍ以下が好ましく、十点平均粗さは４〜１２μｍが好ましい。平均ピッチが２００μｍより大もしくは十点平均粗さが３μｍより小になるとこれら迷光および表面反射光を有効に拡散することができない。
【００１１】
本発明のフレネルレンズシートの光源側表面に凹凸形状を形成する方法として、光拡散性微粒子を添加する方法が考えられる。すなわち、熱可塑性樹脂１００重量部および式（１）を満足する屈折率を有し平均粒径１３〜３０μｍである光拡散性微粒子６〜３０重量部から成るフレネルレンズ基板を用いることによってフレネルレンズシートの光源側表面が微細な凹凸形状となる。
０≦｜Ｎｐ−Ｎｓ｜＜０．０２        （１）
（Ｎｐは熱可塑性樹脂の屈折率、Ｎｓは光拡散性微粒子の屈折率）
光拡散性微粒子の添加量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して９〜２０重量部がより好ましい。光拡散性微粒子の添加量が低すぎると十分な粗さが発現せず、光拡散性微粒子の添加量が高すぎると光拡散性微粒子によるスジ、ヒケなどの外観不良が発生する。
【００１２】
光拡散性微粒子を添加してフレネルレンズシートの光源側表面に凹凸形状を形成する場合、光拡散性微粒子の添加量が多くなるほど十点平均粗さが大きくなり、ピッチが小さくなるため、ゴーストの低減に効果がある。しかし、光拡散性微粒子の屈折率が基材である熱可塑性樹脂の屈折率と大きく異なる場合、添加量が増加するに従いシートのヘイズ値が著しく上昇する。よって実用的なゴースト低減効果を有する表面状態を得ようとすると、ヘイズ値が高くなりすぎてしまい十分な輝度が得られない。すなわち式（１）を満足する屈折率を有する光拡散性微粒子を用いることによって、光拡散性微粒子を多量に添加した場合でも実用的なヘイズ値のシートを得ることが出来る。光拡散性微粒子の平均粒径が小さすぎる場合、十分な十点平均粗さが得られにくい。一方、光拡散性微粒子の平均粒径が大きすぎる場合、著しく生産性が損なわれる。そのため、光拡散性微粒子の平均粒径は１３〜３０μｍであることが好ましい。例えば、熱可塑性樹脂がメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂（メチルメタクリレート６４重量％、スチレン３６重量％からなる単量体混合物を共重合して得た、重量平均分子量１５００００のペレット、屈折率１．５３）の場合はメチルメタクリレート−スチレン架橋微粒子（屈折率１．５３）などを使用することが好ましく、熱可塑性樹脂がポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（屈折率１．４９）の場合はアクリル架橋微粒子（屈折率１．４９）などを使用することが好ましい。
【００１３】
さらに、フレネルレンズ基板を熱可塑性樹脂からなる２層以上を有する多層構成とし、光源側表面層にのみ光拡散性微粒子を添加することにより、より少ない添加量で効果的な凹凸形状を形成することが出来る。その際、前記光源側表面層の厚みは薄いほど少ない添加量で効果が得られるが、特に限定されるものではない。
【００１４】
もう１つのフレネルレンズ基板の光源側表面に凹凸形状を形成する方法として、凹凸形状を有する金型を用いて賦形する方法がある。すなわち、表面が凹凸形状である金属ロールを用いて熱可塑性樹脂の押し出し成形を行い、該熱可塑性樹脂脂成形品の表面に凹凸形状を形成し、フレネルレンズ基板として用いる方法である。これは特に押し出し成形時に有効な方法であるが、これに限定されるものではない。このときの金属ロール表面の凹凸形状が小さすぎると、フレネルレンズ基板の表面の凹凸が有効な形状、すなわち十点平均粗さが３μｍ以上かつ平均ピッチが２００μｍ以下とはならない。また金属ロール表面の凹凸形状が大きすぎると、溶融状態の熱可塑性樹脂が該金属ロールに粘着してしまい、著しく生産性を阻害する。発明者らが鋭意検討した結果、金属ロール表面の十点平均粗さは６〜１５μｍ、平均ピッチ１００〜３００μｍが好ましいとの結論に達した。このようなロールを使用することにより、十点平均粗さ３〜１５μｍ、平均ピッチ２００μｍ以下のシートを得ることが出来る。
【００１５】
本発明において、表面の十点平均粗さが６〜１５μｍである金属ロールを用いてフレネルレンズ基板を成形し、該フレネルレンズ基板にフレネルレンズを張り合わせることによりフレネルレンズシートを製造することができる。表面凹凸を形成させる面は光源側、フレネルレンズは観察者側に配置させるため、フレネルレンズは、金属ロールを用いて表面凹凸を形成した面とは反対側の面に張り合わせる。
【００１６】
本発明において、表面の十点平均粗さが６〜１５μｍである金属ロールを用いてフレネルレンズ基板を成形し、該フレネルレンズ基板にフレネルレンズを張り合わせてフレネルレンズシートを製造し、該フレネルレンズシートにレンチキュラーレンズシートを組み合わせることにより背面投射型スクリーンを製造することができる。フレネルレンズは、金属ロールを用いて表面凹凸を形成した面とは反対側の面に張り合わせる。
【００１７】
本発明のフレネルレンズシートを構成するフレネルレンズ基板に用いられる熱可塑性樹脂としては、メチルメタクリレート、メタクリレート、スチレンなどから選ばれた任意の共重合樹脂、ポリカーボネートなどが挙げられるが、特にこれらに限定される物ではない。その中でも、透明性、剛性、吸水性、屈折率などの観点から、メチルメタクリレートとスチレンの共重合樹脂が最も好ましい。
【００１８】
フレネルレンズとはレンズを同心円上に輪切りにして並べたものであり、レンズと同じ効果を有しながら薄くすることができるものである。一般的にリアプロジェクションテレビに使用されるフレネルレンズは、厚さ１００μｍ程度である。素材としてはＵＶ硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂などが使用されている。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により何ら制限されるものではない。
実施例では、熱可塑性樹脂としてメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂（メチルメタクリレート６４重量％、スチレン３６重量％からなる単量体混合物を共重合して得た、重量平均分子量１５００００のペレット、屈折率１．５３）を用いた。
【００２０】
測定機器は、（株）東京精密製サーフコム５５４Ａ（十点平均粗さＲｚ、平均ピッチＳｍ）、日本電色（株）製ヘイズメーターＣＯＨ−３００Ａ（ヘイズ）である。
ゴースト評価には、市販のLCDリアプロジェクションテレビを用い、製品に用いられているフレネルレンズシートを取り外して各実施例のフレネルレンズシート・サンプルをセットし、テストパターン画像を投射してゴーストを所定距離にて目視評価した。
ゴースト評価結果の表記は次に従った。
◎：非常に良好（ゴースト低減効果大）
○：良好（ゴースト低減効果中）
△：やや劣る（ゴースト低減効果小）
×：劣る（ゴースト低減効果なし）
【００２１】
＜実施例１＞
メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂を１００部にスチレン−メチルメタクリレート架橋光拡散性微粒子（平均粒径１８μｍ、屈折率１．５３（メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂との屈折率差０．００））を１３部添加したものからなる第一の層と、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂からなる第二の層とを、共押し出し成形により多層シートとして得た。このときのそれぞれの層の厚みは第一の層が約０．２ｍｍ、第二の層が約１．８ｍｍであった。この多層シートの第一の層のヘイズ、Ｒｚ、Ｓｍを測定した。この多層シートの第二の層にフレネルレンズ（ＵＶ硬化型ウレタン系樹脂を使用、厚み約１００μｍ）を張り合わせ、レンチキュラーレンズシートと組み合わせてリアプロジェクションテレビに装着し、目視によってゴースト現象の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００２２】
＜実施例２＞
メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂を１００部にスチレン−メチルメタクリレート架橋光拡散性微粒子（平均粒径１８μｍ、屈折率１．５３（メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂との屈折率差０．００））を６．６部添加したものからなる第一の層と、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂からなる第二の層とを、共押し出し成形により多層シートとして得た。このときのそれぞれの層の厚みは第一の層が約０．２ｍｍ、第二の層が約１．８ｍｍであった。この多層シートの第一の層のヘイズ、Ｒｚ、Ｓｍを測定した。この多層シートの第二の層にフレネルレンズ（ＵＶ硬化型ウレタン系樹脂を使用、厚み約１００μｍ）を張り合わせ、レンチキュラーレンズシートと組み合わせてリアプロジェクションテレビに装着し、目視によってゴースト現象の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００２３】
＜実施例３＞
メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂を押し出し成形によって得る際、ポリッシングロールの一つを、表面がＲｚ７μｍ、平均ピッチ１３０μｍの凹凸形状である、エンボス加工した金属ロールに置き換え、片側の表面が凹凸形状であるシート（フレネルレンズ基板）を得た。このシート（フレネルレンズ基板）のヘイズ、Ｒｚ、Ｓｍを測定した。このシート（フレネルレンズ基板）にフレネルレンズ（ＵＶ硬化型ウレタン系樹脂を使用、厚み約１００μｍ）を張り合わせ、レンチキュラーレンズシートと組み合わせてリアプロジェクションテレビに装着し、目視によってゴースト現象の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００２４】
＜比較例１＞
メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂を１００部に対しスチレン−メチルメタクリレート架橋光拡散性微粒子（平均粒径１２μｍ、屈折率１．５５（メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂との屈折率差０．０２））を０．８部添加したものからなる単層シートを得た。この単層シートのヘイズ、Ｒｚ、Ｓｍを測定した。このシートにフレネルレンズ（ＵＶ硬化型ウレタン系樹脂を使用、厚み約１００μｍ）を張り合わせ、レンチキュラーレンズシートと組み合わせてリアプロジェクションテレビに装着し、目視によってゴースト現象の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００２５】
＜比較例２＞
メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂を１００部にスチレン−メチルメタクリレート架橋光拡散性微粒子（平均粒径１２μｍ、屈折率１．５５（メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂との屈折率差０．０２））を４．５部添加したものからなる第一の層と、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂からなる第二の層とを、共押し出し成形により多層シートとして得た。それぞれの層の厚みは実施例１に準ずる。この多層シートの第一の層のヘイズ、Ｒｚ、Ｓｍを測定した。この多層シートの第二の層にフレネルレンズ（ＵＶ硬化型ウレタン系樹脂を使用、厚み約１００μｍ）を張り合わせ、レンチキュラーレンズシートと組み合わせてリアプロジェクションテレビに装着し、目視によってゴースト現象の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００２６】
＜比較例３＞
メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂のみの単層シートを、押し出し成形により得た。この単層シートのヘイズ、Ｒｚ、Ｓｍを測定した。このシートにフレネルレンズ（ＵＶ硬化型ウレタン系樹脂を使用、厚み約１００μｍ）を張り合わせ、レンチキュラーレンズシートと組み合わせてリアプロジェクションテレビに装着し、目視によってゴースト現象の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2004272235.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ゴーストが発生するメカニズム
【図２】本発明によるゴースト低減のメカニズム
【符号の説明】
【００２９】
１・・・・フレネルレンズシート
２・・・・反射ミラー
３・・・・光源からの入射光
４ａ〜４ｃ・・・・ゴースト光
５・・・・フレネルレンズシート光源側表面
６・・・・フレネルレンズシート出射側表面
【図１】
2004272235.tif 000004
【図２】
2004272235.tif 000005