(57)【要約】【課題】複数の単位フレネルレンズシートが並べて配置され、全体として湾曲した曲面を有しているが成形し易いフレネルレンズシートを提供する。【解決手段】光透過性を有する板状の支持体（１２）と、光透過性を有する板状の基部（１４）上にサーキュラーフレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部（１５）が積層された単位フレネルレンズシート（１３）と、を備え、支持体の一方の面に、複数の単位フレネルレンズシートが配列され、全体が曲面を形成するように湾曲している。【選択図】図３
2014203033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する板状の支持体と、
光透過性を有する板状の基部上にサーキュラーフレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部が積層された単位フレネルレンズシートと、を備え、
前記支持体の一方の面に、複数の前記単位フレネルレンズシートが配列され、全体が曲面を形成するように湾曲している、フレネルレンズシート。
【請求項２】
前記支持体は前記基部より厚い請求項１に記載のフレネルレンズシート。
【請求項３】
前記配列された隣り合う単位フレネルレンズシートの間隔は、該間隔のうち前記湾曲の凸となる側の間隔の方が大きくなる請求項１又は２に記載のフレネルレンズシート。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフレネルレンズシートと、
前記フレネルレンズシートの一方側に配置された積層体と、を備え、
前記積層体にはレンチキュラーレンズシートが具備されている、透過型スクリーン。
【請求項５】
請求項４に記載の透過型スクリーン、及び、前記フレネルレンズシートを挟んで前記積層体とは反対側に配置された複数の映像光源を備える、リアプロジェクション表示装置。
【請求項６】
光透過性を有する板状の基部上にサーキュラーフレネルレンズを具備するフレネルレンズ部を積層して複数の単位フレネルレンズシートを作製する工程と、
作製した複数の前記単位フレネルレンズシートを配列してフィルムで仮に一体化して仮固定する工程と、
前記仮固定した複数の前記単位フレネルレンズシートを光透過性を有する板状の支持体に貼り付ける工程と、
前記支持体上に前記単位フレネルレンズシートが貼り付けられた状態で湾曲させて曲面を形成する工程と、を含むフレネルレンズシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の映像光源から投影された映像を表示するマルチスクリーンに用いられるフレネルレンズシート、該フレネルレンズシートを用いた透過型スクリーン、リアプロジェクション表示装置、及びフレネルレンズシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像や画像を表示する表示装置の１つとして、リアプロジェクション表示装置がある。このリアプロジェクション表示装置は、背面投射型表示装置とも呼ばれ、透過型スクリーンの背面側の映像光源から映像光を投射し、スクリーンの前面側（観察者側）に映像を出射する表示装置である。リアプロジェクション表示装置に具備される透過型スクリーンには映像光源からの映像光を前面側に出射するに際して観察者が適切で良質な映像として観察できるように、フレネルレンズシートや光拡散シート等が備えられている。
【０００３】
特許文献１には、このような透過型スクリーンが３次元曲面を有することにより優れた外観となる技術が開示されている。これにより例えば自動車のコンソール部位の湾曲に沿った曲面で透過型スクリーンを形成し、表示装置と自動車の内装との一体感を演出することができる。
【０００４】
一方、例えばこのような表示装置を設置するに際しては表示すべき事項が１つとは限らず複数ある場合もある。自動車のコンソール部位を例に挙げればカーナビゲーション、オーディオ、エアコン、スピードメーター等である。このようなときに、１つのスクリーンで複数の表示をすることができれば１つ１つ独立した表示装置を設置するよりも外観に優れることもある。
【０００５】
例えば特許文献２には複数の映像光源及び複数のスクリーンを隣接して配置し、全体として１つの表示装置で複数の映像を表示することができるマルチスクリーン表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１５９６４６号公報
【特許文献２】特開平５−２７３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載のようなマルチスクリーン表示装置では、特許文献１に記載のように個々のスクリーンを湾曲させて曲面を形成することはできるが、全体として所定の湾曲を有するスクリーン（マルチスクリーン）を形成することは困難であった。例えば、隣に配置されるスクリーンに対向する端面同士を接着しても、湾曲させて曲面を形成するときに割れてしまう等の不具合を生じる。
【０００８】
また湾曲したフレネルレンズシートを形成することができる金型を並べて一体に成型した場合には、フレネルレンズの凹凸形状の性質上離型が困難であったり、金型の継ぎ目に泡が発生する等、製造上の観点から不具合を生じる。
【０００９】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、複数の単位フレネルレンズシートが並べて配置されるとともに、全体として湾曲した曲面を有しているが成形し易いフレネルレンズシートを提供することを課題とする。また、当該フレネルレンズシートを備える透過型スクリーン、リアプロジェクション表示装置、及びフレネルレンズシートの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、光透過性を有する板状の支持体（１２）と、光透過性を有する板状の基部（１４）上にサーキュラーフレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部（１５）が積層された単位フレネルレンズシート（１３）と、を備え、支持体の一方の面に、複数の単位フレネルレンズシートが配列され、全体が曲面を形成するように湾曲している、フレネルレンズシート（１１）である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフレネルレンズシート（１１）において、支持体（１２）は基部（１４）より厚い。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のフレネルレンズシート（１１）において、配列された隣り合う単位フレネルレンズシート（１３）の間隔は、該間隔のうち前記湾曲の凸となる側の間隔の方が大きくなる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート（１１）と、フレネルレンズシートの一方側に配置された積層体（２１）と、を備え、積層体にはレンチキュラーレンズシート（２２）が具備されている、透過型スクリーン（１０）である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の透過型スクリーン（１０）、及び、フレネルレンズシート（１１）を挟んで積層体（２１）とは反対側に配置された複数の映像光源（３、４）を備える、リアプロジェクション表示装置（１）である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、光透過性を有する板状の基部（１４）上にサーキュラーフレネルレンズを具備するフレネルレンズ部（１５）を積層して複数の単位フレネルレンズシート（１３）を作製する工程（Ｓ１１）と、作製した複数の単位フレネルレンズシートを配列してフィルムで仮に一体化して仮固定する工程（Ｓ１２）と、仮固定した複数の単位フレネルレンズシートを光透過性を有する板状の支持体（１２）に貼り付ける工程（Ｓ１３）と、支持体上に単位フレネルレンズシートが貼り付けられた状態で湾曲させて曲面を形成する工程（Ｓ１４）と、を含むフレネルレンズシートの製造方法（Ｓ１０）である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マルチスクリーンとして適切に機能しつつ曲面を有することにより外観に優れるものとなる。また当該曲面を形成するに際して割れなどの不具合を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の形態を説明する図であり、リアプロジェクション表示装置１の構造を概念的に表した図である。
【図２】透過型スクリーン１０の斜視図である。
【図３】透過型スクリーン１０の層構成を説明する水平方向断面図である。
【図４】フレネルレンズシート１１の斜視図である。
【図５】フレネルレンズシート１１の層構成の一部を拡大した図である。
【図６】湾曲の方向が反対である例を示した図である。
【図７】フレネルレンズシート１１の製造方法Ｓ１０の流れを説明する図である。
【図８】図８（ａ）は工程Ｓ１１を説明する図、図８（ｂ）は工程Ｓ１２を説明する図、図８（ｃ）は工程Ｓ１３を説明する図である。
【図９】工程Ｓ１４の１つの例を説明する図である。
【図１０】工程Ｓ１４の他の例を説明する図である。
【図１１】第二の形態を説明する図であり、透過型スクリーン１１０の層構成を示す水平方向断面図である。
【図１２】図１１の一部を拡大した図である。
【図１３】他の例を説明する図で、図１２に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。なお、以下に示す図面では分かりやすさのため部材の大きさや比率を誇張して記載することがある。また、見やすさのため繰り返しとなる符号は省略することがある。
【００２０】
図１は、第一の形態を説明する図であり、リアプロジェクション表示装置１（「表示装置１」と記載することがある。）の内部構造の一部を概念的に表した図ある。図１では表示装置１を水平方向断面を表している。
【００２１】
表示装置１は、透過型スクリーン１０を有しており、２つの映像光源３、４から透過型スクリーン１０の異なる位置に出射された映像光Ｉａ、Ｉｂが透過型スクリーン１０を通じて観察者側に提供される。すなわち透過型スクリーン１０はマルチスクリーンとして機能する。従って透過型スクリーン１０は映像光源３から出射された映像と映像光源４から出射された映像とを同時に表示することが可能である。このような表示装置１は例えば自動車のコンソール部位に内蔵され、透過型スクリーン１０の観察者側面が車内に露出して配置されて観察者に映像を提供する。
【００２２】
図１からわかるように、表示装置１は、筐体２、映像光源３、４、及び透過型スクリーン１０を備えている。その他、図示は省略するが、表示装置１には表示装置として機能するための各種構成部材が備えられている。
【００２３】
筐体２は表示装置１の外殻を形成し、表示装置１を構成する部材の大部分をその内側に収める部材である。また筐体２は透過型スクリーン１０を支持可能に開口を有しており、該開口に透過型スクリーン１０が嵌め込まれて取り付けられている。
【００２４】
映像光源３、４は、筐体２内に配置されており、照射領域がしだいに広がっていく発散光として透過型スクリーン１０の入光面の所定の範囲に映像光を照射する。このような映像光源３、４としては従来公知である光源、例えばＤＭＤを用いた単管方式の光源を用いることができる。ここで、透過型スクリーン１０の入光面とは、透過型スクリーン１０の面のうち、映像光源３、４が配置された側の面を意味する。一方、透過型スクリーン１０の出光面とは、観察者側に向けられた面を意味する。
【００２５】
次に透過型スクリーン１０について説明する。図２は透過型スクリーン１０の斜視図、図３は図２にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った水平方向における透過型スクリーン１０の厚さ方向断面で、層構成を模式的に表した図である。図１乃至図３からわかるように、透過型スクリーン１０は全体として板状であるが、観察者側に突出するような凸状に湾曲した曲面を有している。これにより外観に優れたものとなる。例えば、自動車のコンソール部位の曲面に沿ったように湾曲したものとすれば自動車の内装を良好にできる。
【００２６】
また、本形態では１つの例として観察者側に凸となる曲面を有する透過型スクリーン１０により説明するが、凸となる向きはこれに限定されることなく背面側に凸（すなわち観察者側からみると凹）であってもよく、凹凸が複合されて１つの透過型スクリーンで部位により凹凸の向きが変わるように構成されていてもよい。
図２、図３からわかるように、透過型スクリーン１０は、複数の層が積層されており、フレネルレンズシート１１、及び積層体２１が厚さ方向に配列されている。以下詳しく説明する。
【００２７】
フレネルレンズシート１１は、映像光源３、４（図１参照）からの映像光を入射して、観察者側に向かうように偏向するシートである。基本的な機能は公知のフレネルレンズシートと同様であるが、本形態では、複数の映像光源３、４からの映像光が照射されるマルチスクリーンのためのフレネルレンズシートであり、さらに湾曲して曲面を有するように形成されている。
フレネルレンズシート１１は、支持体１２、及び支持体１２に積層された複数（本形態では２つ）の単位フレネルレンズシート１３を備えている。複数の単位フレネルレンズシート１３のそれぞれは、基部１４と、基部１４の表面に形成されたフレネルレンズ部１５と、を備えている。
図４には、フレネルレンズシート１１の斜視図、図５には図３にＶで示した部位の拡大図を表した。
【００２８】
支持体１２は、複数の単位フレネルレンズシート１３を一括して支持して保持する部材である。また支持体１２は、スクリーンであるという性質上光透過性を有する必要がある。このような観点から、支持体１２を形成する材料の具体例として、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等を挙げることができる。また、支持体１２の厚さは１ｍｍ乃至２ｍｍであることが好ましい。支持体１２が１ｍｍ未満であると剛性が不十分となる虞がある。一方、支持体１２が２ｍｍより厚くなると二重像（ゴースト像）が発生しやすくなる。
【００２９】
単位フレネルレンズシート１３の基部１４はフレネルレンズ部１５を形成するためのベースとなる層である。従って、基部１４は光透過性を有し、その一方の面にフレネルレンズ部１５を形成及び保持することができる程度に強度を有していればよい。これには例えば上記した支持体１２と同様の材料を用いることができる。
【００３０】
基部１４の厚さは特に限定されることはないが、５０μｍ乃至２５０μｍが好ましく、１００μｍ乃至１５０μｍがさらに好ましい。基部１４が薄すぎると単位フレネルレンズシートを作製する工程でシワの発生等の不具合が生じやすく、基部１４が厚すぎると隣接する単位フレネルレンズシート１３との境界が明確となってしまう傾向にある。
【００３１】
単位フレネルレンズシート１３のフレネルレンズ部１５は、映像光源３、４から発散光束として透過型スクリーン１０に投射される映像光の進行方向を偏向させる機能を有している。具体的には、フレネルレンズ部１５は、発散光束として入射した映像光を、映像光入射側から映像光出射側へ向けて進む平行光束、例えば観察者側正面方向へ進む平行光束に偏向する。このようにフレネルレンズ部１５を用いて映像光をいったん平行光化させておくことにより、観察者に観察される映像、とりわけ、観察者によって斜め方向から観察される映像の明るさの内面ばらつきを効果的に緩和させることができる。
【００３２】
図４からわかるように、本形態のフレネルレンズ部１５はいわゆるサーキュラーフレネルレンズである。従って、複数の単位レンズ１５ａのそれぞれの長手方向は、所定の半径の円弧に沿って延びており、隣接する単位レンズ１５ａとは同心円をなすように配列されている。各単位レンズ１５ａの断面形状はその目的に応じて適宜公知のものを用いることができる。
本形態のフレネルレンズ部１５では複数の単位レンズ１５ａの同心円の中心は単位フレネルレンズシート１３の中央とされている。ただしこれに限定されることはなく、その中心位置が単位フレネルレンズシート１３の他の位置、又は単位フレネルレンズシート１３の外となる位置であってもよい。これは映像光源３、４が配置される位置等により適宜決めることができる。
【００３３】
フレネルレンズ部１５を構成する樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等の透明樹脂を挙げることができる。また、透過型スクリーン１０のサイズが大きい場合には成形性の観点からエポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）を用いることができる。
【００３４】
図３、図４からわかるように、本形態では２つの単位フレネルレンズシート１３が支持体１２の一方の面に水平方向に並べられて積層されている。より具体的には単位フレネルレンズシート１３のうち基部１４が支持体１２のうち出光側面に積層され、単位レンズ１５ａが観察者側に突出するように位置づけられる。
【００３５】
ここで、図５にＢで示した基部１４の厚さ、及びＣで示した支持体１２の厚さに関し、Ｂ＜Ｃであることが好ましい。これにより隣接する単位フレネルレンズシート１３の境界部をより目立たなくすることができる。
なお、本形態のように単位レンズ１５ａ側が凸となる湾曲の場合、隣り合う単位フレネルレンズシート１３の間隔は、図５に示したように支持体１２側における基部１４の間隔をＡｉ、支持体１２とは離隔した側の基部１４の間隔をＡｏをしたとき、Ａｏ＞Ａｉであることが好ましい。これによれば、透過型スクリーンを湾曲させる前における基部１４の端面は通常通りに基部１４の入光面及び出光面に対して垂直に形成しておけばよく、端面を予め特別な角度で切断しておく等する必要がない。
【００３６】
また、フレネルレンズシートにおける単位フレネルレンズシートの配置は、曲面を有するように湾曲した状態で、間隔Ａｉ、Ａｏがいずれも０以上となるように予め設定しておく必要がある。本形態のように単位フレネルレンズシート１３の単位レンズ１５ａ側が凸となる部位では問題にならないが、例えば図６に示したように単位フレネルレンズシート１３’側が凹となる部位ではフレネルレンズシート１１’を湾曲させることにより隣り合う単位フレネルレンズシート１３’の間隔が狭まるので、この接触を回避するためである。なお、図６に示した形態のように単位レンズ１５ａ側が凹となる湾曲の場合、さらに、Ａｏ＜Ａｉであることが好ましい。すなわち、上記図５に示した場合と合わせて、隣り合う単位フレネルレンズシートの間隔は、該間隔のうち、透過型スクリーンの湾曲における凸となる側の間隔の方が、凹となる側の間隔よりも広いことが好ましい。これによれば、透過型スクリーンを湾曲させる前における基部１４の端面は通常通りに基部１４の入光面及び出光面に対して垂直に形成しておけばよく、端面を予め特別な角度で切断しておく等する必要がない。
【００３７】
ただし、単位フレネルレンズシート１３の員数、及びその配列については特に限定されない。すなわち単位フレネルレンズシート１３が３枚以上であってもよく、その配列も水平、鉛直、斜め方向及びこれらの組み合わせ等必要に応じていずれも可能である。
【００３８】
以上の説明からわかるように、支持体１２の一方の面に複数の単位フレネルレンズシート１３が積層されることにより、これら単位フレネルレンズシート１３が支持体１２で連結されているので、支持体１２が連続しており湾曲させて曲面を形成したときに割れなどを生じない。また、隣り合う単位フレネルレンズシート１３の境界は基部１４のみにより形成されるので基部１４を薄くすることにより当該境界が浅くなり目立たなくすることもできる。
【００３９】
図３に戻り積層体２１について説明する。積層体２１は平行光束としてフレネルレンズシート１１から出射された映像光を観察者にとって見易くなるように拡散して観察者側に出射する層である。従って積層体２１はフレネルレンズシート１１の観察者側に厚さ方向に並べられるように配置されている。
【００４０】
積層体２１は、フレネルレンズシート１１に近い側から、レンチキュラーレンズシート２２、光拡散層２５、及びハードコート層２６を備えており、これらが積層されている。
【００４１】
レンチキュラーレンズシート２２は、透明基材２３、及びレンチキュラーレンズ部２４を有して構成されている。
透明基材２３は、光透過性を有し、その一方の面にレンチキュラーレンズ部２４を積層するように保持するための基材となる層である。従って、透明基材２３は光透過性を有するとともに、このような保持をすることができる程度に強度を有していればよい。これには例えば、上記したフレネルレンズシート１１の支持体１２と同様の材料を用いることができる。
【００４２】
レンチキュラーレンズ部２４は、半円形の断面を有する柱状の単位レンチキュラーレンズ２４ａが複数並べられて形成されている。これにより、後述するように、フレネルレンズシート１１側から出射した光を取り込みその内側で集光し、さらに単位レンチキュラーレンズ２４ａからの出光の際には集光した角度に基づいて光を拡散させる。
単位レンチキュラーレンズ２４ａは、柱状に延びる方向を鉛直方向とし、これとは直交する水平方向に複数並べられている。このとき半円形の断面のうち直線状である辺が透明基材２３のフレネルレンズシート１１側の面に接触して積層されている。単位レンチキュラーレンズ２４ａによる光の拡散は単位レンチキュラーレンズ２４ａが柱状に延びる方向に対して直交する方向であるから、本形態では水平方向に光を拡散し、鉛直方向にはほとんど光を拡散することなく光の進行方向が維持される。従って本形態ではレンチキュラーレンズシート２２により左右方向の視野角が広げられる。
【００４３】
このようなレンチキュラーレンズ部２４はフレネルレンズ部１５と同様の材料により形成することができる。
【００４４】
光拡散層２５は、レンチキュラーレンズシート２２の透明基材２３のうちフレネルレンズシート１１側とは反対側の面に積層され、光を概ね各方位均等に拡散する層である。ただし、上記のようにレンチキュラーレンズシート２２により左右方向に拡散された傾向は維持される。従って、光拡散層２５により左右方向はさらに拡散され、鉛直方向にも映像光が拡散される。
【００４５】
光拡散層２５は透明な母材中に光拡散粒子が分散されることにより形成できる。母材は特に限定されることはないが、レンチキュラーレンズ部２４と同様の材料を用いることができる。
【００４６】
一方、光拡散粒子は、母材中に分散される粒子状の部材である。光拡散粒子は、母材との屈折率差に起因して、又は、光拡散粒子自体が有する反射性に起因して、光を拡散する。光拡散粒子としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーを好ましく適用することができ、特に透明度が高いものが好ましい。当該プラスチックビーズをとしては、例えば、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、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、塩ビビーズ等が挙げられる。これらの中でもアクリルビーズが好ましい。樹脂を用いない場合にはガラスビーズや気泡等を用いることも可能である。
【００４７】
ハードコート層２６は、表面保護を目的として、透過型スクリーン１０のうち観察者側の最表面に設けられる層である。ハードコート層２６は透明な樹脂層として形成することができ、擦り傷、表面汚染に対する耐性の観点から、硬化性樹脂が硬化してなる樹脂硬化層として形成することが好ましい。
具体的には電離放射線硬化性樹脂、その他公知の硬化性樹脂等を要求性能に応じて適宜採用すればよい。電離放射線硬化性樹脂としては、アクリレート系、オキセタン系、シリコーン系等が挙げられる。例えば、アクリレート系の電離放射線硬化性樹脂は、単官能（メタ）アクリレートモノマー、２官能（メタ）アクリレートモノマー、３官能以上の（メタ）アクリレートモノマーなどの（メタ）アクリル酸エステルモノマー、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステルオリゴマー乃至は（メタ）アクリル酸エステルプレポリマーなどからなる。さらに３官能以上の（メタ）アクリレートモノマーを例示すれば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等がある。
【００４８】
また、ハードコート層２６には、耐汚染性向上の機能を追加してもよい。これは例えばシリコーン系化合物、フッ素系化合物などを添加することにより可能となる。さらにその他の機能として帯電防止性向上、撥水性向上の機能を有するものとしてもよい。
帯電防止性向上のために用いることができる材料としては、電子伝導タイプではＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ（ＰＥＤＯＴ（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）；３，４−エチレンジオキシチオフェンポリマー）とＰＳＳ（ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）；スチレンスルホン酸ポリマー）とを共存）などが挙げられ、イオン導電タイプではリチウム塩系材料等が挙げられる。
また、撥水性向上のために用いることができる材料としては、フッ素系化合物等が挙げられる。
【００４９】
以上説明した透過型スクリーン１０は例えば次のように作製することができる。
初めに、例えば以下のようにフレネルレンズシート１１を作製する。図７にフレネルレンズシート１１の製造方法Ｓ１０（以下、「製造方法Ｓ１０」と記載することがある。）の流れを示した。製造方法Ｓ１０は、単位フレネルレンズシートを作製する工程Ｓ１１、仮固定する工程Ｓ１２、支持体への積層工程Ｓ１３、及び曲面形成工程Ｓ１４を備えている。
また図８乃至図１０には各工程を説明するための図を示した。
【００５０】
単位フレネルレンズシートを作製する工程Ｓ１１（「工程Ｓ１１」と記載することがある。）は、個々の単位フレネルレンズシートを個別に作製する工程である。単位フレネルレンズシートを個別に作製する方法は特に限定されることなく公知の方法を用いることができる。例えば次のように作製する。すなわち、上記した基部１４となるシート状部材と、フレネルレンズ部１５を成形できる凹凸形状を有する金型との間に、フレネルレンズ部１５となるべき硬化前の材料を充填する。そして当該材料を適切な硬化手段を用いて硬化させて離型する。これにより図８（ａ）に示したように個別に単位フレネルレンズシート１３を得る。
ただし、この状態では単位フレネルレンズシート１３は湾曲していない。
【００５１】
仮固定する工程Ｓ１２(「工程Ｓ１２」と記載することがある。）は、図８（ｂ）に示したように、工程Ｓ１１で得た複数の単位フレネルレンズシート１３を所望の配置となるように並べ、これらを仮固定する工程である。
仮固定は並べた単位フレネルレンズシート１３のうちフレネルレンズ部１５側から、並べた単位フレネルレンズシート１３を覆って渡すように、剥離性が良好な粘着シートＳを積層することにより行う。これにより複数の単位フレネルレンズシート１３を一体として取り扱うことができる。
【００５２】
このように仮固定することにより、隣接する単位フレネルレンズ１３との位置関係が保持し易くなり、支持体１２への適切な配置が可能となる。例えば複数の単位フレネルレンズシート１３を個々に支持体１２に接着すると、接着剤により貼り付けながらおこなうので一度貼ってしまうと動かない、又は動かせたとしても汚れが付く可能性が高まる等、不具合がある。これに対して上記のように仮固定すればこれを解消することができる。
また、単位フレネルレンズシート１３を個々に支持体１２に接着したとき、接着剤を単位フレネルレンズシート１３の縁部で掻きながら位置調整が行われる可能性があり、そのまま隣り合う単位フレネルレンズシートに近付けると、該隣り合う単位フレネルレンズシートとの間隙が狭くなった時点で接着剤がフレネルレンズ部側に漏れだしてくる可能性もある。仮固定によればこのような不具合も回避することができる。
【００５３】
また、単位レンズ１５ａは突出して形成されているので傷つきやすく、粘着シートＳを用いて仮固定することで単位レンズ１５ａを保護できる。
【００５４】
支持体への積層工程Ｓ１３（「工程Ｓ１３」と記載することがある。）は、図８（ｃ）に示したように、工程Ｓ１２で仮固定され、仮に一体とされた複数の単位フレネルレンズシート１３を支持体１２の一方の面に積層して固定する工程である。当該固定は粘着剤や紫外線硬化性樹脂等公知の方法で行うことができる。
その後、粘着シートＳを剥離することにより湾曲してない状態のフレネルレンズシートを得ることができる。
【００５５】
曲面形成工程Ｓ１４（「工程Ｓ１４」と記載することがある。）は、工程Ｓ１３で得られた湾曲していない状態のフレネルレンズシートを湾曲させて３次元曲面を形成する工程である。このような３次元曲面の形成は例えば次のように行うことができる。
【００５６】
図９は１つの例を説明する図である。この例では図９（ａ）に示したように、碗状の凹部５５及びその周囲を囲む平坦部５２を有するメス型の型５０を用いる。
ここで３次元曲面を形成するに先立ち、成形の対象であるフレネルレンズシートを加熱して所定の温度とする。当該所定の温度はフレネルレンズシートを構成する材料の中で最もガラス転移温度Ｔｇが高い材料のガラス転移温度以上とすることが好ましい。これは概ね１２０℃以上１８０℃以下程度である。
【００５７】
型５０によりフレネルレンズシート１１を成形する場合、まず、図９（ａ）に示すように、フレネルレンズシート１１を型５０上に配置する。このとき、フレネルレンズシート１１の入光面側となる面を上側（型５０と反対側）にする。次に、図９（ｂ）に示すように、型５０の平坦部５２とフレネルレンズシート１１とを接触させる。その後、フレネルレンズシート１１の上から空圧を付与する、及び／又は型５０に設けられた孔５１から真空引きすることによって、図９（ｃ）に示すように、フレネルレンズシート１１と型５０とを密着させる。このように湾曲させて曲面を有するフレネルレンズシート１１を得ることができる。
【００５８】
図１０は他の例を説明する図である。この例では図１０（ａ）に示したように、凸部６５及びその周囲を囲む平坦部６２を有するオス型の型６０を用いる。なお、ここでも成形前にフレネルレンズシート１１を加熱しておく。
【００５９】
型６０によってフレネルレンズシート１１を成形する場合、まず、図１０（ａ）に示すように、フレネルレンズシート１１を型６０上に配置する。このとき、フレネルレンズシート１１の入光面側となる面を下側（型６０側）にする。その後、図１０（ｂ）に示すように、凸部６５の頂部とフレネルレンズシート１１とを接触させる。その後、フレネルレンズシート１１の上から空圧を付与する、及び／又は型６０に設けられた孔６１から真空引きすることによって、図１０（ｃ）に示すように、フレネルレンズシート１１と型６０とを密着させる。このように湾曲させ曲面を有するフレネルレンズシート１１を得る。
【００６０】
このように、フレネルレンズシート１１によれば、個々の単位フレネルレンズシート１３は一体である支持体１２の一方の面に積層されることにより連結されるので、湾曲させて曲面を形成する場合でもわれを生じることなく適切に曲面を得ることができる。そして割れることが回避できるので、設計の自由度も高くすることが可能である。
【００６１】
一方、積層体２１ついては、レンチキュラーレンズシート２２のうち透明基材２３の一方の面にレンチキュラーレンズ部２４を形成する。当該形成は公知の方法によることができる。また、透明基材２３の他方の面に光拡散層２５、さらに光拡散層２５にハードコート層２６を積層する。これにより湾曲させる前の積層体２１を得る。
次にフレネルレンズシート１１の上記工程Ｓ１４と同様にして積層体２１を湾曲させることにより曲面を形成させる。これにより曲面を有する積層体２１を得る。
【００６２】
以上のように形成した湾曲したフレネルレンズシート１１のフレネルレンズ部１５側に湾曲した積層体２１を配置し、両者の外縁を互いに固定する等して位置決めをおこない、曲面を有する透過型スクリーン１０を得ることができる。
【００６３】
以上説明した透過型スクリーン１０を備える表示装置１によれば、例えば次のように観察者に映像光を提供することができる。光路例を示しつつ説明する。ただし、ここで示す光路例は概念的なものであり、反射角や屈折角等を厳密に表したものではない。
【００６４】
図１に示したように、映像光源３、４から出射した映像光Ｌ１１、Ｌ１２は、透過型スクリーン１０のそれぞれ入光面側の所定位置に達する。映像光Ｌ１１は配置された２つの単位フレネルレンズシート１３のうちの一方、映像光Ｌ１２は配置された２つの単位フレネルレンズシート１３のうちの他方に照射される。
【００６５】
このようにして透過型スクリーン１０の入光面側に達した映像光は、図３に映像光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４で示したように、フレネルレンズシート１１のフレネルレンズ部１５の作用により観察者側（正面方向）に平行となるように偏向される。ここで映像光Ｌ３１、Ｌ３２は映像光源３による映像光、映像光Ｌ３３、Ｌ３４は映像光源４による映像光である。従って、映像光Ｌ３１、Ｌ３２と映像光Ｌ３３、Ｌ３４とは隣り合う異なる単位フレネルレンズシート１３に入射する。
【００６６】
フレネルレンズシート１１で偏向された映像光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４は図３に表したようにレンチキュラーレンズ部２４に達する。レンチキュラーレンズ部２４に達した映像光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４は、単位レンチキュラーレンズ２４ａの作用により屈折して向きが変わり、この例ではそれぞれ水平方向に偏向して進む映像光となる。すなわち、水平方向左右への視野角が広げられる。
【００６７】
レンチキュラーレンズシート２２を透過した映像光Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４は光拡散層２５の作用により拡散して観察者側に出射される。ここでは、レンチキュラーレンズシート２２により水平方向左右への視野角が広げられた傾向を維持しつつ、水平方向にさらに映像光が拡散するとともに鉛直方向にも映像光が拡散し、視野角がさらに広がる。
【００６８】
以上のように、フレネルレンズシート１１を具備する透過型スクリーン１０及びこれを用いた表示装置１によれば、複数の単位フレネルレンズシート１３を備えることによりマルチスクリーンとして機能しつつも全体として曲面を有し、外観に優れたものとなる。これにより例えば自動車の内装に合わせて画面を曲げて配置することができ、設計の自由度や外観が向上する。ここで、フレネルレンズシート１１の構成により透過型スクリーン１０は当該湾曲させて曲面を形成するに際し、割れの発生が防止される構造を備えているので、さらにこれらの効果が顕著となる。
【００６９】
また、隣り合う単位フレネルレンズシート１３の境界が浅く、支持体１２は連続しているので、当該境界が目立たなくなり、境界が見え難いものとなる。
【００７０】
図１１には、第二の形態を説明する図で透過型スクリーン１１０の水平方向断面図を示した。従って図１１は図３に相当する図である。また、図１２には図１１にＸＩＩで示した部位を拡大した図を表した。透過型スクリーン１１０も全体として板状であるが、観察者側に突出するような凸状に湾曲した曲面を有している。これにより外観に優れたものとなる。例えば、自動車のコンソール部位の曲面に沿ったように湾曲したものとすれば車内の内装を良好にできる。
【００７１】
図１１からわかるように、透過型スクリーン１１０は、複数の層が積層されており、フレネルレンズシート１１１、及び積層体２１が厚さ方向に配列されている。本形態では積層体２１は上記した透過型スクリーン１０で説明したものと同様なのでここでは説明を省略する。
【００７２】
フレネルレンズシート１１１は、図１に倣って映像光源３、４からの映像光を入射して、観察者側に向かうように偏向するシートである。基本的な機能は公知のフレネルレンズシートと同様であるが、本形態でも、複数の映像光源３、４からの映像光が照射されるマルチスクリーンのためのフレネルレンズシートであり、さらに湾曲して曲面を有するように形成されている。
フレネルレンズシート１１１は、支持体１２、及び支持体１２に積層された複数（本形態では２つ）の単位フレネルレンズシート１１３を備えている。複数の単位フレネルレンズシート１１３のそれぞれは、基部１１４と、基部１１４の表面に形成されたフレネルレンズ部１１５と、を備えている。ここで支持体１２は上記したフレネルレンズレンズシート１１と同様なのでここでは説明を省略する。
【００７３】
単位フレネルレンズシート１１３の基部１１４はフレネルレンズ部１１５を形成するためのベースとなる層である。従って、基部１１４は光透過性を有し、その一方の面にフレネルレンズ部１１５を形成及び保持することができる程度に強度を有していればよい。これには例えば上記した支持体１２と同様に構成できる。
【００７４】
単位フレネルレンズシート１１３のフレネルレンズ部１１５は、図１で示した例に倣って映像光源３、４から発散光束として透過型スクリーン１１０に投射される映像光の進行方向を偏向させる機能を有している。具体的には、フレネルレンズ部１１５は、発散光束として入射した映像光を、映像光入射側から映像光出射側へ向けて進む平行光束、例えば観察者側正面方向へ進む平行光束に偏向する。このようにフレネルレンズ部１１５を用いて映像光をいったん平行光化させておくことにより、観察者に観察される映像、とりわけ、観察者によって斜め方向から観察される映像の明るさの内面ばらつきを効果的に緩和させることができる。
【００７５】
本形態のフレネルレンズ部１１５も上記したフレネルレンズ部１５と同様いわゆるサーキュラーフレネルレンズである。従って、複数の単位レンズ１１５ａのそれぞれの長手方向は、所定の半径の円弧に沿って延びており、隣接する単位レンズ１１５ａは同心円をなすように配列されている。
【００７６】
本形態の単位レンズ１１５ａは図１１、図１２からもわかるように支持体１２より映像光源側に突出するように配置されている。さらに単位レンズ１１５ａは、図１２に表したようにライズ面１１５ａａ及び屈折面１１５ａｂを有して構成されている。これにより後述するように映像光源３、４からの映像光が単位レンズ１１５ａにより屈折されて偏向される。
【００７７】
図１１、図１２からわかるように、本形態では２つの単位フレネルレンズシート１１３が支持体１２のうち映像光源側の面に水平方向に並べられて積層されている。より具体的には単位フレネルレンズシート１１３のうち基部１１４が支持体１２のうち映像光源側面に積層され、単位レンズ１１５ａが映像光源側に突出するように位置づけられる。
【００７８】
単位フレネルレンズシート１１３を構成する材料や透過型スクリーン１１０を製造する方法は上記した透過型スクリーン１０と同様とすることができる。
【００７９】
透過型スクリーン１１０を備える表示装置によれば、例えば次のように観察者に映像光を提供することができる。光路例を示しつつ説明する。ただし、ここで示す光路例は概念的なものであり、反射角や屈折角等を厳密に表したものではない。
【００８０】
図１で説明した例に倣って、映像光源３、４から出射した映像光Ｌ１１、Ｌ１２は、透過型スクリーン１１０のそれぞれ入光面側の所定位置に達する。映像光Ｌ１１は配置された２つの単位フレネルレンズシート１１３のうちの一方、映像光Ｌ１２は配置された２つの単位フレネルレンズシート１１３のうちの他方に照射される。
【００８１】
このようにして透過型スクリーン１１０の入光面側に達した映像光は、図１２に映像光Ｌ１２１、Ｌ１２２で示したように、フレネルレンズシート１１１のフレネルレンズ部１１５の作用により、屈折面１１５ａｂにより屈折して観察者側（正面方向）に平行となるように偏向される。ここで映像光Ｌ１２１は映像光源３による映像光、映像光Ｌ１２２は映像光源４による映像光である。従って、映像光Ｌ１２１と映像光Ｌ１２２とは隣り合う異なる単位フレネルレンズシート１１３に入射する。
フレネルレンズシート１１１から出光した映像光は透過型スクリーン１０と同様に積層体２１を透過して観察者に提供される。
【００８２】
従って本形態における単位レンズ１１５ａは、屈折面１１５ａｂで映像光を屈折させて偏向し、観察者側に出射することが想定されている。このような単位フレネルレンズシート１１３によれば、図１２に映像光の例Ｌ１２１、Ｌ１２２で示したように、角度α（映像光源からの映像光の進行方向と支持体１２の法線方向との成す角）が比較的小さい映像光において、映像光Ｌ１２１、Ｌ１２２を屈折面１１５ａｂに入射させ、偏向して観察者側に出射させることができる。角度αが比較的小さくなる場合としては例えば、映像光源が、フレネルレンズシート１１１の法線方向の背面側に、該フレネルレンズシート１１１から遠い位置に配置された場合を挙げることができる。
本形態では角度αが大きい場合には屈折面１１５ａｂで全反射したり、ライズ面１１５ａａから入射してしまう映像光が多くなり、映像光の損失が大きくなる可能性がある。そのため、これを防止する観点から、屈折面１１５ａｂで所望の偏向が得られる範囲で、ライズ面１１５ａａのうち支持体１２の厚さ方向の大きさを小さくすることが好ましい。
【００８３】
一方、単位レンズを映像光源側に突出するように配置したときに、角度αが大きい場合には、上記のようにして映像光の損失が大きくなるので、このときには図１３のように単位レンズ２１５ａを適用することができる。図１３は図１２に相当する図であり、単位レンズ２１５ａを具備する単位フレネルレンズシート２１３を説明する図である。
【００８４】
単位レンズ２１５ａは、入光面２１５ａａ及び全反射面２１５ａｂを有して構成されている。単位レンズ２１５ａでは、映像光Ｌ１３１、Ｌ１３２が入光面２１５ａａを透過して全反射面２１５ａｂで全反射して観察者側（正面方向）に平行となるように偏向される。ここで映像光Ｌ１３１は映像光源３による映像光、映像光Ｌ１３２は映像光源４による映像光である。従って、映像光Ｌ１３１と映像光Ｌ１３２とは隣り合う異なる単位フレネルレンズシート２１３に入射する。
単位フレネルレンズシート２１３から出光した映像光は透過型スクリーン１０と同様に積層体２１を透過して観察者に提供される。
【００８５】
本形態では、映像光が大きい角度αで単位フレネルレンズシート２１３に照射されるときに特に有効である。角度αが大きい場合としては、例えば単位レンズが同心円状に配列されるときにその同心円の中心がフレネルレンズシートの面外となるような映像光の入射条件を挙げることができる。そして本形態によれば、図１３に示した角度αが大きい場合にも的確に単位フレネルレンズシート２１３から映像光を出射させることが可能である。従って本形態では角度αが４５度以上となる場合であることが好ましい。角度αが小さすぎると、入射面２１５ａａから入射した映像光が全反射面２１５ａｂに達することなく透過してしまうことがありこれは映像光の損失となる。
【００８６】
なお、ここでは屈折面を有する単位レンズ１１５ａの例と全反射面を有する単位レンズ２１５ａの例を個別に説明したが、必要に応じて両者が含まれる単位フレネルレンズシートを形成することもできる。
【実施例】
【００８７】
実施例では次のようにしてマルチスクリーンとして機能するフレネルレンズシートを作製した。
基部として１００μｍ厚さのポリカーボネートに焦点距離３００ｍｍ、ピッチ１００μｍのサーキュラーフレネルレンズ部を成形し、横３０ｃｍ、縦１５ｃｍに断裁して２枚の単位フレネルレンズシートを得た。このときサーキュラーフレネルレンズの同心円の中心はシートの中央になるように断裁した。
２枚の単位フレネルレンズシートを並べて配置し、ポリプロピレン製の保護フィルムで仮固定をおこなった。
厚さ１ｍｍのポリカーボネート製の支持体の一方の面に仮固定して一体化した２つの単位フレネルレンズシートを塗布厚２５μｍで形成したアクリル系粘着剤で貼り付けた。
その後曲率半径１００ｍｍの凸型の金型（図１０（ａ）に表した形態。）を用いて金型面に支持板を接するように押しつけ、１６５℃で７５秒間保持した。その結果割れが無いフレネルレンズシートを得ることができ、これで表示装置を形成したところ画質も良好であった。
【００８８】
一方、比較例では厚さ２ｍｍのポリカーボネート板に直接、焦点距離３００ｍｍ、ピッチ１００μｍのサーキュラーフレネルレンズ部を成形し、横３０ｃｍ、縦１５ｃｍに断裁して２枚の単位フレネルレンズシートを得た。このときサーキュラーフレネルレンズの同心円の中心はシートの中央になるように断裁した。
得られた２枚の単位フレネルレンズシートの端面同士を接着剤により連結した。
その後曲率半径１００ｍｍの凸型の金型（図１０（ａ）に表した形態。）を用いて金型面にポリカーボネート板を接するように押しつけ、１６５℃で７５秒間保持した。その結果、端部同士の接着部で割れが発生した。
【符号の説明】
【００８９】
１  リアプロジェクション表示装置（表示装置）
２  筐体
３、４  映像光源
１０  透過型スクリーン
１１  フレネルレンズシート１１
１２  支持体
１３  単位フレネルレンズシート
１４  基部
１５  フレネルレンズ部
１５ａ  単位レンズ
２１  積層体
２２  レンチキュラーレンズシート
２３  透明基材
２４  レンチキュラーレンズ部
２４ａ  単位レンチキュラーレンズ
２５  光拡散層
２６  ハードコート層
【図１】
2014203033.tif 000003
【図２】
2014203033.tif 000004
【図３】
2014203033.tif 000005
【図４】
2014203033.tif 000006
【図５】
2014203033.tif 000007
【図６】
2014203033.tif 000008
【図７】
2014203033.tif 000009
【図８】
2014203033.tif 000010
【図９】
2014203033.tif 000011
【図１０】
2014203033.tif 000012
【図１１】
2014203033.tif 000013
【図１２】
2014203033.tif 000014
【図１３】
2014203033.tif 000015