(57)【要約】【課題】透過型スクリーンにおける、映像光の利用効率を高く維持すると共に、「セパレーション」、「つぶれ」及び「こすれ」の問題を効果的に防止する。【解決手段】透過型スクリーン２は、拡散層１０と、フレネルレンズ面２３が形成された第１面２１と、当該第１面２１に対向する第２面２２と、を有するレンズ層２０と、拡散層１０とレンズ層２０とに隣接して配置され、且つ、拡散層１０とレンズ層２０とを接合する接合層３０と、を備える。レンズ層２０の第１面２１が、接合層３０と対向するように配置されており、レンズ層２０と接合層３０との間に形成される界面２３ａの屈折率差は、０．２以上である。【選択図】図１
2014074808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散層と、
フレネルレンズ面が形成された第１面と、当該第１面に対向する第２面と、を有するレンズ層と、
前記拡散層と前記レンズ層とに隣接して配置され、且つ、前記拡散層と前記レンズ層とを接合する接合層と、
を備え、
前記レンズ層の前記第１面が、前記接合層と対向するように配置されており、
前記レンズ層と前記接合層との間に形成される界面の屈折率差は、０．２以上である、透過型スクリーン。
【請求項２】
前記拡散層は、主部と、当該主部との間で屈折率差を有する界面を形成する単位光学要素と、を含んでいる、請求項１に記載の透過型スクリーン。
【請求項３】
前記拡散層は、第３面と、当該第３面に対向する第４面と、を有し、
前記拡散層の前記第４面が、前記接合層と対向するように配置されており、
前記拡散層の主部に、配列方向に互いに所定の間隔を空けて配置され、前記第３面から前記第４面に向かって先細になる複数の溝が形成されており、
前記単位光学要素は、前記溝内に設けられており、
前記単位光学要素と前記主部との間で形成される前記界面によって、前記第４面から入射する光の少なくとも一部を全反射させることによって、前記第３面から当該拡散された光を出射させるようになっている、請求項２に記載の透過型スクリーン。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の透過型スクリーンと、
前記レンズ層の第２面に光を投射する光源と、を備え、
前記光源から投射される前記光が前記レンズ層の第２面に入射する際に、前記光の入射方向と前記レンズ層の法線方向とのなす入射角度が、４０度以下である、透過型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から投射された映像光を出射側に出射する透過型スクリーン、並びに、このスクリーンを有した透過型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像光をスクリーンの背後から投射して表示する背面投射型映像表示装置では、映像光を拡大投影して表示するために透過型スクリーンが使用されている。この透過型スクリーンは、光源から拡大投射される映像光を略平行光となるように偏向させるレンズシートと、レンズシートから出射した映像光を拡散させる拡散シートと、を組み合わせて使用している。
【０００３】
一般的に、透過型スクリーンとして、レンズシートと拡散シートとを接合させた一枚構成透過型スクリーン、及び、レンズシートと拡散シートとを別個に設けこれらを接合させずに重ね合せた二枚構成透過型スクリーンが知られている。
【０００４】
一枚構成透過型スクリーンの一例を図８に示す（特許文献１参照）。図８に示す透過型スクリーンは、拡散層５１０と、フレネルレンズ面５２３が形成された第１面５２１と当該第１面５２１に対向する第２面５２２とを有するレンズ層５２０と、を備えており、当該レンズ層５２０の第２面５２２が、拡散層５１０と対向するように配置されている。拡散層５１０の観察側の面には、レンチキュラーレンズ面５１３が形成されている。また、接合層５３０が、拡散層５１０とレンズ層５２０とに隣接して配置され、拡散層５１０とレンズ層５２０とを接合している。
【０００５】
このうち、レンズ層５２０の第１面５２１に形成されたフレネルレンズ面５２３について更に詳述すると、フレネルレンズ面５２３は、ある配列方向に沿って配列された複数のレンズ面５２４を有しており、複数のレンズ面５２４の組み合わせにより、入射光に対して一定の光学作用を及ぼす。レンズ面５２４の法線方向に対する傾斜角度は、配列方向に沿ってしだいに変化していく。典型的なフレネルレンズ面５２３では、レンズ面５２４の配列方向の中心側から外側にいくにしたがって、レンズ面５２４の法線方向に対する傾斜角度が順に小さくなっていく。また、隣り合う二つのレンズ面５２４の間には、立上面５２５が設けられている。この立上面５２５は、光のレンズ作用を期待されていない面である。
【０００６】
加えて、各レンズ面５２４と立上面５２５との境界領域には、法線方向外方に突出する頂部５２６が画定される。レンズ面５２４の配列方向の中心側から外側にいくにしたがって、レンズ面５２４の法線方向に対する傾斜角度が順に小さくなるのに伴い、頂部５２６の角度はより鋭くなっていく。
【０００７】
一方、二枚構成透過型スクリーンの一例を図９に示す（特許文献２参照）。図９に示す透過型スクリーンは、拡散層５１０と、フレネルレンズ面５２３が形成された第１面５２１と当該第１面５２１に対向する第２面５２２とを有するレンズ層５２０と、を備えており、レンズ層５２０の第１面５２１が、拡散層５１０と対向するように配置されている。拡散層５１０のレンズ層５２０側の面には、レンチキュラーレンズ面５１３が形成されている。すなわち、拡散層５１０のレンチキュラーレンズ面５１３が形成された面と、レンズ層５２０のフレネルレンズ面５２３が形成された第１面５２１とが、対向して配置されている。また、拡散層５１０及びレンズ層５２０は、互いに接触した状態で、不図示の外枠に取付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８２２０３２号明細書
【特許文献２】特開２０００−２９２８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、省エネへの期待が高まる中で、透過型スクリーンの光の利用効率の向上が所望されている。しかしながら、図８に示す一枚構成透過型スクリーンでは、光源から投射される映像光が、或る程度の割合で、レンズ面５２４に入射することなく、レンズ作用を期待されていない立上面５２５に入射してしまう。このような光Ｌ１１は、映像の形成に寄与しないだけでなく、立上面５２５で反射または屈折して迷光となり、映像品質を劣化させてしまう。すなわち、一枚構成透過型スクリーンでは、光の利用効率が低下してしまうとともに、さらに映像品位も低下することになる。
【００１０】
一方、図９に示す二枚構成透過型スクリーンでは、レンズ層５２０の第１面５２１が、拡散層５１０と対向するように配置されている。このため、光源から投射される映像光のうち立上面５２５に入射する光は、実質的に存在しなくなる。このため、二枚構成透過型スクリーンでは、一枚構成透過型スクリーンと比較して、光の利用効率が格段に高くなる。
【００１１】
しかしながら、二枚構成透過型スクリーンは、レンズ層５２０と拡散層５１０とが互いに接合されていないことに起因して、以下のような複数の課題を抱えている。
【００１２】
二枚構成透過型スクリーンでは、当該透過型スクリーンが配置された環境条件、例えば湿度や温度等の変化により、フレネルレンズ面５２３とレンチキュラーレンズ面５１３とが相対移動する可能性ある。この相対移動によってフレネルレンズ面５２３とレンチキュラーレンズ面５１３との間に隙間が生じると、当該隙間を透過する映像光が意図されない方向に偏向されて、画像ボケが生じてしまう。また、この隙間に異物が混入されると、当該異物によってフレネルレンズ面５２３乃至レンチキュラーレンズ面５１３にコスレ傷が生じてしまうという問題があった。この問題は、「セパレーション」と呼ばれる。このため、フレネルレンズ面５２３とレンチキュラーレンズ面５１３との間に隙間が発生することを防止すべく、一般的に、レンチキュラーレンズ面５１３には、フレネルレンズ面５２３に沿うように反りが付されており、レンチキュラーレンズ面５１３とフレネルレンズ面５２３とが互いに密に接触された状態になっている。
【００１３】
一方、レンチキュラーレンズ面５１３とフレネルレンズ面５２３とが互いに密に接触された状態になっていると、フレネルレンズ面５２３の頂部５２６がレンチキュラーレンズ面５１３に圧着される。このため、フレネルレンズ面５２３の各頂部５２６がつぶれてその形状が変形し、映像光をゆがませる現象が発生する場合がある。とりわけ、フレネルレンズ面５２３では、レンズ面５２４の配列方向の外側に配置された頂部５２６の方が、その角度がより鋭くなっているため、配列方向の外側に配置された頂部５２６が大きくつぶされ易く、映像光を大きくゆがませてしまう。この問題は、「つぶれ」と呼ばれる。
【００１４】
加えて、輸送中の振動等によって、フレネルレンズ面５２３の頂部５２６とレンチキュラーレンズ面５１３とが互いにこすれ合う。このため、フレネルレンズ面５２３の頂部５２６によりレンチキュラーレンズ面５１３が部分的に削り取られてその形状が破壊され、映像光をゆがませる現象が発生する場合がある。とりわけ、フレネルレンズ面５２３では、レンズ面５２４の配列方向の外側に配置された頂部５２６の方が、その角度がより鋭くなっているため、配列方向の外側に配置された頂部５２６によってレンチキュラーレンズ面５１３が削り取られ易く、映像光をゆがませ易い。この問題は、「こすれ」と呼ばれる。
【００１５】
二枚構成透過型スクリーンでは、上記のような問題があるために、輸送時の特別な梱包や組付け作業時の特別な取扱いが必要とされ、輸送費用や組付け費用が多く掛かってしまう。
【００１６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、透過型スクリーンにおける、映像光の利用効率を高く維持すると共に、「セパレーション」、「つぶれ」及び「こすれ」の問題を効果的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による透過型スクリーンは、
拡散層と、
フレネルレンズ面が形成された第１面と、当該第１面に対向する第２面と、を有するレンズ層と、
前記拡散層と前記レンズ層とに隣接して配置され、且つ、前記拡散層と前記レンズ層とを接合する接合層と、
を備え、
前記レンズ層の前記第１面が、前記接合層と対向するように配置されており、
前記レンズ層と前記接合層との間に形成される界面の屈折率差は、０．２以上である。
【００１８】
本発明による透過型スクリーンにおいて、前記拡散層は、主部と、当該主部との間で屈折率差を有する界面を形成する単位光学要素と、を含んでいてもよい。
【００１９】
本発明による透過型スクリーンにおいて、前記拡散層は、第３面と、当該第３面に対向する第４面と、を有し、前記拡散層の前記第４面が、前記接合層と対向するように配置されており、前記拡散層の主部に、配列方向に互いに所定の間隔を空けて配置され、前記第３面から前記第４面に向かって先細になる複数の溝が形成されており、前記単位光学要素は、前記溝内に設けられており、前記単位光学要素と前記主部との間で形成される前記界面によって、前記第４面から入射する光の少なくとも一部を全反射させることによって、前記第３面から当該拡散された光を出射させるようになっていてもよい。
【００２０】
本発明による透過型表示装置は、
前記いずれかの特徴を有する透過型スクリーンと、
前記レンズ層の第２面に光を投射する光源と、を備え、
前記光源から投射される前記光が前記レンズ層の第２面に入射する際に、前記光の入射方向と前記レンズ層の法線方向とのなす入射角度が、４０度以下である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、透過型スクリーンにおける、映像光の利用効率を高く維持すると共に、「セパレーション」、「つぶれ」及び「こすれ」の問題を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態による透過型スクリーンを示す概略図である。
【図２】図１の透過型スクリーンを備えた透過型表示装置の一例を示す概略図である。
【図３】図１の透過型スクリーンにおける単位光学要素を拡大して示す概略部分拡大図である。
【図４】図１に示す透過型スクリーンの拡散層を製造する方法の一例を示す概略図である。
【図５Ａ】図１に示す透過型スクリーンのレンズ層を製造する方法の一例を示す概略図である。
【図５Ｂ】図１に示す透過型スクリーンのレンズ層を製造する方法の他の例を示す概略図である。
【図６】法線方向に対して所定の入射角度で入射した映像光が、レンズ層のフレネルレンズ面と接合層との間の界面において屈折される状態を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による透過型スクリーンを示す概略図である。
【図８】特許文献１に記載された一枚構成透過型スクリーンを示す概略図である。
【図９】特許文献２に記載された二枚構成透過型スクリーンを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。図１乃至図３は本発明の第１の実施の形態による透過型スクリーンを説明するための図である。このうち図１は、本発明の第１の実施の形態による透過型スクリーンを示す概略図であり、図２は、図１の透過型スクリーンを備えた透過型表示装置の一例を示す概略図である。
【００２４】
図２に示すように、透過型スクリーン２は、光源５から投射された映像光Ｌを観察側に投影して表示するためのものであり、図１に示すように、光源５から投射された映像光Ｌを観察側へ略平行光となるように偏向させるレンズ層（偏向レンズ層）２０と、当該レンズ層２０の観察側に配置され、映像光Ｌを散乱させて広い範囲の観察者へ向けて映像光を出射させる拡散層１０と、を備えている。
【００２５】
このような透過型スクリーン２は、図２に示すような透過型表示装置１に組み込んで使用することができる。
【００２６】
図２に示すように、透過型表示装置１は、透過型スクリーン２と、透過型スクリーン２に向けて映像光Ｌを投射するための光源（映像光源）５と、光源５から投射された映像光Ｌを反射して透過型スクリーン２へ向けるミラー６と、を備えている。このうち、光源５は、ＬＣＤやＤＬＰなどの映像源、映像源に光を照射するランプ、映像源を介して出射される映像光を拡大投射するための投射レンズなどを有している。
【００２７】
ここで、透過型スクリーン２、光源５及びミラー６は、図２に示すような位置関係でキャビネット７内に収納されている。すなわち、透過型スクリーン２は、キャビネット７内の観察側の面に設けられた窓部に配置され、光源５は、キャビネット７の内側下部に配置されている。また、ミラー６は、光源５から射出した映像光Ｌを反射させて透過型スクリーン２の光源側の面に投射するよう、透過型スクリーン２から所定の間隔を空けてキャビネット７内に配置されている。このような透過型表示装置１において、光源５から投射された映像光Ｌは、ミラー６により折り返された上で、透過型スクリーン２の法線方向ｎに対して所定の入射角度αをなす方向から透過型スクリーン２の各位置に入射するようになっている。透過型スクリーン２に入射する光の進行方向が法線方向ｎに対してなす角度である入射角度αは、透過型スクリーン２への入射位置に応じて変化する。そして、光源５から透過型スクリーン２の各位置に入射する光の最大入射角度は、光源５とミラー６と透過型スクリーン２との相互の距離、及び、光源５とミラー６と透過型スクリーン２との相互の角度等を適切に選定することにより、調整することができる。後述するように、ここで説明する透過型スクリーン２を用いた場合、家庭用や商業用の透過型表示装置への適用において十分な範囲といえる４０°程度にまで拡大することができる。
【００２８】
次に、主に図１及び図３を用いて、透過型スクリーン２について詳細に説明する。上述したように、透過型スクリーン２は、拡散層１０と、レンズ層２０と、を備え、拡散層１０とレンズ層２０とに隣接して接合層３０が配置されている。まず、拡散層１０について説明する。
【００２９】
図１及び図３に示すように、拡散層１０は、基材１９と、当該基材１９の観察側に隣接して設けられた主部１４と、を有している。このうち、主部１４が、拡散層１０の最も観察側の面を構成する第３面１１を形成し、基材１９が、第３面１１に対向し、光源側の面を構成する第４面１２を形成している。この拡散層１０の第４面１２は、接合層３０と対向するように配置されている。なお、基材１９は、主部１４を安定して成形するために用いられている。
【００３０】
図示する例では、拡散層１０の主部１４に、透過型スクリーン２のシート面２ａと平行に直線状に延びる配列方向ｍに沿って互いに所定の間隔を空けて複数の溝１６が配置され、当該溝１６は第３面１１から第４面１２に向かって先細に形成されている。そして、主部１４の各溝１６に充填された、樹脂材からなる単位光学要素１３が充填されている。単位光学要素１３は、主部１４との間で屈折率差を有する界面１５を形成する。当該界面１５によって、拡散層１０の第４面１２から入射する映像光Ｌの少なくとも一部が全反射されることによって、第３面１１から映像光Ｌを拡散して出射させるようになっている。
【００３１】
なお、本明細書において、「シート面（フィルム面、板面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。本実施の形態では、透過型スクリーン２のシート面と、拡散層１０のシート面と、レンズ層２０のシート面と、接合層３０のシート面とは、互いに平行となっている。以下の説明では、図１に示すように、拡散層１０の最も観察側の面を構成する第３面１１を、透過型スクリーン２のシート面２ａとして例示して説明する。
【００３２】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」や「直交」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、目視での判断において区別不可能な程度に同様な光学的機能を期待し得る範囲内の誤差を含めて解釈することとする。
【００３３】
図３に、図１の透過型スクリーン２における拡散層１０の溝１６及び単位光学要素１３を拡大して示す。各溝１６は、拡散層１０のシート面への法線方向ｎ及び配列方向ｍを含んだ断面において、略楔形状の断面を有している。より詳細には、溝１６の前記断面形状は、法線方向ｎに沿って延びる一対の第１側面１６ａと、当該第１側面１６ａから第４面１２側に向かうにつれて互いに接近する一対の第２傾斜面１６ｂと、からなる。一対の第２傾斜面１６ｂは、第４面１２から入射する映像光Ｌを全反射させるように互いに傾斜している。なお、図示する例では、一対の第２傾斜面１６ｂは、法線方向ｎ及び配列方向ｍを含んだ断面において、第４面１２側に向かうにつれて互いに接近して鋭角をなしているが、このような例に限定されず、第４面１２側に向かうにつれて互いに接近してなだらかに繋がっていてもよいし、第４面１２側に向かうにつれて互いに接近して第４面１２に沿った平坦面を介して繋がっていてもよい。
【００３４】
また、主部１４に形成された隣り合う溝１６の間には、光透過領域１７が区画される。すなわち、主部１４では、溝１６と光透過領域１７とが配列方向ｍに沿って交互に並設される。各光透過領域１７は、法線方向ｎ及び配列方向ｍを含んだ断面において、隣り合う溝１６によって区画された略台形形状の断面を有している。
【００３５】
光透過領域１７を通って隣り合う溝１６の間に位置する第３面１１上の領域１１ａに向かう光は、そのまま、第３面１１の当該領域１１ａから出射する。一方、光透過領域１７を通って溝１６の第２傾斜面１６ｂに向かう光は、当該第２傾斜面１６ｂで全反射し、その後に光透過領域１７を通過して第３面１１から出射する。本発明の拡散層１０は、入射した映像光Ｌを上記のように全反射させて拡散させることができるので、広い範囲の観察者へ向けて映像光Ｌを出射させることができる。
【００３６】
このような基材１９を構成する材料として、例えば、ＰＥＴフィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネートフィルムを用いることができる。一方、主部１４を構成する樹脂材料として、例えば、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系等のアクリレート系樹脂が好ましく用いられる。一例として、主部１４を構成する樹脂材料の屈折率は、１．５５程度に調整される。
【００３７】
一方、単位光学要素１３を構成する樹脂材料は、主部１４の０．９３〜０．９７倍程度の屈折率からなるものが選定される。例えば、単位光学要素１３を構成する樹脂材料として、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系等の紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。この樹脂材料は、光透過部４を構成する樹脂材料に比べて上記範囲の比率を満たす１．４５〜１．５１程度の屈折率のものが選定される。例えば屈折率１．５０５に調整されたウレタンアクリレート系又はエポキシアクリレート系の紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
【００３８】
また、単位光学要素１３は、光吸収性粒子１８を含むのが好ましい。この場合、透過型スクリーン２に入射する外光を効果的に吸収することができるため、透過型スクリーン２に表示される映像のコントラストを向上させることができる。
【００３９】
なお、拡散機能を実現する拡散層１０の主部１４、溝１６及び単位光学要素１３の構成については、例えば特開２００８−３２９５６に詳細に記載されているため、ここでは更なる詳細な説明を省略する。
【００４０】
次に、レンズ層２０について説明する。図１に示すように、レンズ層２０は、基材２９と、当該基材２９の観察側に配置された主部２８と、を備えている。このうち、主部２８が、フレネルレンズ面２３をなす第１面２１を形成し、基材２９が、第１面２１に対向し、光源側の面を構成する第２面２２を形成している。このレンズ層２０の第１面２１が、接合層３０と対向するように配置されている。なお、基材２９は、主部２８を安定して成形するために用いられている。
【００４１】
レンズ層２０の第１面２１に形成されたフレネルレンズ面２３は、サーキュラーフレネルレンズやリニアフレネルレンズを構成する。サーキュラーフレネルレンズを構成するフレネルレンズ面２３は、同心円状に配列されたレンズ面２４を有するようになる。この例におけるレンズ面２４は、図１に示すように、同心円の中心を通過して透過型スクリーン２のシート面２ａと平行に延びる配列方向ｍに配列される。一方、リニアフレネルレンズを構成するフレネルレンズ面２３は、ストライプ状に配列されたレンズ面２４を有するようになる。この例におけるレンズ面２４は、図１に示すように、各レンズ面２４の長手方向に直交し且つ透過型スクリーン２のシート面２ａと平行に延びる配列方向ｍに配列される。
【００４２】
フレネルレンズ面２３は、複数のレンズ面２４の組み合わせにより、入射光に対して一定の光学作用を及ぼす。レンズ面２４が法線方向ｎに対してなす角度であるレンズ面２４の傾斜角度は、配列方向ｍに沿ってしだいに変化していく。本実施の形態では、レンズ面２４の配列方向ｍの中心側から外側にいくにしたがって、レンズ面２４の法線方向ｎに対する傾斜角度が順に小さくなっていく。
【００４３】
また、隣り合う二つのレンズ面２４の間には、立上面２５が設けられている。この立上面２５の長さは、隣り合うレンズ面２４のピッチとレンズ面２４の法線方向ｎに対する傾斜角度によって決定される。上述したように、レンズ面２４の配列方向の中心側から外側にいくにしたがって、レンズ面２４の法線方向ｎに対する傾斜角度が順に小さくなっていく。従って、複数の立上面２５のうち、より配列方向ｍの外側に配列された立上面２５の方が、法線方向ｎの長さが長くなっている。なお、この立上面２５は、光のレンズ作用を期待されていない面である。
【００４４】
加えて、各レンズ面２４と立上面２５との境界領域には、法線方向ｎ外方に突出する頂部２６が画定される。レンズ面２４の配列方向の中心側から外側にいくにしたがって、レンズ面２４の法線方向ｎに対する傾斜角度が順に小さくなるのに伴い、頂部２６の角度はより鋭くなっていく。
【００４５】
なお、図示された例において、フレネルレンズ面２３は、光源５から拡大投射される映像光Ｌの進行方向を、屈折により、透過型スクリーン２のシート面２ａへの法線方向ｎと平行な方向に偏向することを意図されている。また、透過型スクリーン２の中心を光軸Ａｘが横切るようになっている。すなわち、透過型スクリーン２の中心となる位置にあるレンズ面２４が、透過型スクリーン２のシート面２ａへの法線方向ｎに対して最も大きい角度をなしている。
【００４６】
このような基材２９を構成する材料として、例えば、ＰＥＴフィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリカーボネートフィルムを用いることができる。一方、主部２８を構成する樹脂材料として、例えば、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系等のアクリレート系樹脂が好ましく用いられる。一例として、主部２８を構成する樹脂材料の屈折率は、１．５５〜１．６５程度に調整される。
【００４７】
次に、接合層３０について説明する。接合層３０は、拡散層１０とレンズ層２０とに隣接して配置され、拡散層１０とレンズ層２０とを接合している。接合層３０は、レンズ層２０のフレネルレンズ面２３との間で屈折率差を有する界面２３ａを形成する。この界面２３ａでの屈折によって、レンズ層２０の第２面２２から入射する映像光Ｌが、観察側へ略平行光となるように偏向させられる。このレンズ層２０の第２面２２から入射する映像光Ｌの進行方向を大きく変化させて観察側に効果的に偏向させる観点からは、界面２３ａの屈折率差が大きいことが好ましい。とりわけ、本実施の形態では、界面２３ａの屈折率差は、０．２以上になっている。この場合、レンズ面２４の法線方向に対する傾斜角度を適切に選定することにより、レンズ層２０の第２面２２から入射する映像光Ｌを観察側に充分に偏向させることができる。具体的には、レンズ層２０の第２面２２に入射する際に法線方向ｎに対する入射角度αが４０°程度となる映像光Ｌを、透過型スクリーン２のシート面への法線方向ｎへ屈折させることが可能となる。また界面２３ａの屈折率差が０．２以上となっている場合、レンズ面２４の法線方向に対する傾斜角度を適切に選定することにより、映像光Ｌが界面２３ａにおいて全反射されることを効果的に抑制することができる。
【００４８】
また、接合層３０は、拡散層１０の第４面１２との間で屈折率差を有する界面１２ｂを形成する。この界面１２ｂでの光学作用を特に期待しない場合には、当該界面１２ｂの屈折率差は小さいことが好ましく、とりわけ、接合層３０の屈折率が、拡散層１０の主部１４の屈折率と等しいか、あるいは、拡散層１０の主部１４の屈折率よりもやや小さいことが好ましい。上述したように、レンズ層２０の第２面２２から入射する映像光Ｌは、界面２３ａによって観察側に略平行光となるように偏向させられる。界面１２ｂの屈折率が上記の関係を満たす場合、界面２３ａによって偏向された映像光Ｌは、界面１２ｂを通過して観察側に略平行光となる状態を維持したままで拡散層１０に入射することができる。なお、図示する例では、拡散層１０の基材１９と接合層３０とが隣接して配置されているが、基材１９は、映像光Ｌの偏向に寄与しない。
【００４９】
なお、図示された例では、接合層３０のうちの、フレネルレンズ面２３との間で界面２３ａを形成する部分の屈折率が、フレネルレンズ面２３のうちの、接合層３０との間で界面２３ａを形成する部分の屈折率よりも、低くなるようにして、透過型スクリーン２が構成されている。一般的に、接合層３０をなす材料の屈折率は、フレネルレンズ面２３をなす材料の屈折率よりも、低コストで調節することができる。
【００５０】
このような接合層３０として、例えば、紫外線硬化樹脂を用いることができ、具体的には、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等を用いることができる。一例として、接合層３０を構成する材料の屈折率は、１．３５〜１．４５程度に調整される。
【００５１】
次に、以上のような構成からなる本実施の形態の作用について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００５２】
光源５から出射された映像光Ｌは、ミラー６によって反射されて、レンズ層２０の第２面２２に入射角度αで入射する。この映像光Ｌは、レンズ層２０の第２面２２において入射角度αよりも屈折角度βが小さくなるように屈折されてフレネルレンズ面２３に向かって進行していく。フレネルレンズ面２３に到達した映像光Ｌは、フレネルレンズ面２３と接合層３０との間の界面２３ａによって、透過型スクリーン２のシート面２ａへの法線方向ｎと略平行光となるように偏向させられる。とりわけ、本実施の形態では、界面２３ａの屈折率差が０．２以上になっているため、レンズ層２０の第２面２２から入射する映像光Ｌの進行方向を大きく曲げて充分に偏向させることができる。界面２３ａによって偏向された映像光Ｌは、界面１２ｂを通過して透過型スクリーン２のシート面２ａへの法線方向ｎと略平行な方向に進行方向を維持したまま拡散層１０に入射する。
【００５３】
拡散層１０に入射した映像光Ｌは、当該拡散層１０において拡散されて第３面１１から出射する。これにより、広い範囲の観察者へ向けて映像光Ｌを出射させることができる。具体的には、拡散層１０に入射した映像光Ｌのうち、光透過領域１７を通って隣り合う溝１６の間に位置する第３面１１上の領域１１ａに向かう光は、そのまま、領域１１ａを通過して透過型スクリーン２から出射する。一方、拡散層１０に入射した映像光Ｌのうち、光透過領域１７を通って溝１６の第２傾斜面１６ｂに向かう光は、当該第２傾斜面１６ｂで全反射し、その後に、光透過領域１７を通過して第３面１１から出射する。なお、拡散層１０に入射した映像光Ｌの一部は、光透過領域１７を通って溝１６の第１傾斜面１６ａに向かう場合もあり得る。この場合、当該光は、通常は第１傾斜面１６ａで全反射し、その後に、光透過領域１７を通過して第３面１１から出射する。
【００５４】
本実施の形態によれば、レンズ層２０のフレネルレンズ面２３が形成された第１面２１が、接合層３０と対向するように配置され、当該第１面２１と対向する第２面２２が、光源側の面を構成している。この場合、光源５から出射された映像光Ｌは、レンズ層２０の第２面２２において入射角度αよりも屈折角度βが小さくなるように屈折されてフレネルレンズ面２３に向かって進行する。そして、各レンズ面２４は、フレネルレンズ面２３のいわゆる光軸Ａｘから離間する側の端部２４ａが、当該光軸Ａｘに近接する側の端部２４ｂよりも入光側に位置している。したがって、フレネルレンズ面２３での屈折によって平行光束化されることを意図された映像光Ｌは、設計上、立上面２５に入射しない。これにより、光源５から投射される映像光Ｌを極めて高い利用効率で利用することができる。また、立上面５２５で反射または屈折して迷光となってしまう光が存在しないため、透過型表示装置１によって表示される映像の品質を劣化させてしまうことを効果的に防止することができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、接合層３０が、拡散層１０とレンズ層２０とに隣接して配置され、拡散層１０とレンズ層２０とを接合している。この場合、レンズ層２０のフレネルレンズ面２３と拡散層１０のレンチキュラーレンズ面１３との間に隙間が生じることはないため、「セパレーション」、「つぶれ」及び「こすれ」の問題を効果的に防止することができる。また、透過型スクリーン２の輸送時の特別な梱包や組付け作業時の特別な取扱いを必要とせず、輸送費用や組付け費用が多くかかることを抑制することができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、光学部材用の材料として広く普及し且つ市場で安価に入手可能な材料を用いることによって、レンズ層２０のフレネルレンズ面２３と接合層３０との間の界面２３ａの屈折率差を０．２以上とすることができる。そして、この場合、透過型スクリーン２に入射する光の法線方向ｎに対する入射角度αの最大値を、家庭用や商業用の透過型表示装置への適用において十分な範囲といえる４０°程度に設定しながら、レンズ層２０の第２面２２から入射する映像光Ｌを、透過型スクリーン２のシート面２ａへの法線方向ｎと平行な方向に充分に偏向させることができ、且つ、映像光Ｌが界面２３ａにおいて全反射されることを効果的に抑制することができる。
【００５７】
これは、図６を参照して以下のように説明される。図６は、法線方向ｎに対して所定の入射角度（第２面２２への法線方向と当該映像光Ｌの入射方向とによってなされる角度）αで入射した映像光Ｌが、レンズ層２０のフレネルレンズ面２３と接合層３０との間の界面２３ａにおいて屈折される状態を示す模式図である。ここで、図６に示すように、
・レンズ層２０の主部２８の屈折率をｎ１、
・接合層３０の屈折率をｎ２、
・映像光Ｌが第２面２２へ入射した際の屈折角度（第２面２２への法線方向と当該映像光Ｌのレンズ層２０での進行方向とによってなされる角度）をβ、
・映像光Ｌが界面２３ａに入射する入射角度（界面２３ａへの法線方向と当該映像光Ｌの入射方向とによってなされる角度）をγ、
・映像光Ｌが界面２３ａから出射する屈折角度（界面２３ａへの法線方向と当該映像光Ｌの出射方向とによってなされる角度）をθ、
・フレネルレンズ面２３のレンズ面２４がレンズ層２０のシート面に対してなすレンズ角度をε
とすると、スネルの法則により、次の関係が成り立つ。
１×ｓｉｎ（α）＝ｎ１×ｓｉｎ（β）
ｎ１×ｓｉｎ（γ）＝ｎ２×ｓｉｎ（θ）
また、図６に示す幾何学的関係により、次の関係が成り立つ。
ε−β＝γ
市場で安価に入手可能な紫外線硬化性樹脂の屈折率は１．６５以下である。レンズ層２０のフレネルレンズ面２３と接合層３０との間の界面２３ａの屈折率差を０．２以上とし、映像光Ｌが第２面２２に入射する入射角度αを４０°以下とすると、上記の式に基づいて、界面２３ａで全反射しない条件、すなわち屈折角度θが９０°未満となる条件を満たすレンズ角度εを適宜に決定することができる。すなわち、レンズ層２０のフレネルレンズ面２３と接合層３０との間の界面２３ａの屈折率差を０．２以上とし、透過型スクリーン２に入射する映像光Ｌの法線方向ｎに対する入射角度αを、家庭用や商業用の透過型表示装置への適用において十分な範囲といえる４０°以下とした場合、レンズ角度を適切に選定することにより、映像光Ｌをシート面２ａへの法線方向ｎと平行な方向に充分に偏向させることができ、且つ、映像光Ｌが界面２３ａにおいて全反射されることも効果的に抑制することができる。加えて、この場合、透過型スクリーン２を工業生産において安価に製造することができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、上述したように、拡散層１０は、主部１４に形成された複数の溝１６と、当該溝１６に充填された単位光学要素１３と、を含み、単位光学要素１３と主部１４との間で形成される界面１５によって、第４面１２から入射する映像光Ｌの少なくとも一部を全反射させると共に拡散させて、第３面１１から当該拡散された映像光Ｌを出射させるようになっている。このような形態によれば、後述するように、拡散層１０をロール状の型１１４を用いて効率よく製造することができる。
【００５９】
次に、主として図４及び図５Ａ、Ｂを参照して、透過型スクリーン２を製造する方法について、説明する。図４は、図１に示す透過型スクリーン２の拡散層１０を製造する方法の一例を示す概略図であり、図５Ａ、Ｂは、図１に示す透過型スクリーン２のレンズ層２０を製造する方法の一例を示す概略図である。
【００６０】
先ず、図４を参照して拡散層１０を製造する方法について説明する。図４に示すように、基材１９からなる基材シート１１１が、ロール状の原反１１２から繰り出され、拡散層１０の溝１６を賦型するためのロール状の型１１４と加圧ローラ１１３との間に供給される。次に、紫外線硬化性樹脂供給部１１５から供給される紫外線硬化性樹脂１２２が、基材シート１１１とロール状の型１１４との間に供給される。そして、基材シート１１１と紫外線硬化性樹脂１２２とが、加圧ローラ１１３とロール状の型１１４とによって挟持されて、当該ロール状の型１１４の外周に沿って搬送される。ロール状の型１１４の外周近傍には、紫外線ランプ１１６が配置されており、当該紫外線ランプ１１６から紫外線が照射され、搬送中の紫外線硬化性樹脂１２２が硬化させられると共に紫外線硬化性樹脂１２２に溝１６が形成される。硬化した紫外線硬化性樹脂１２２は、基材シート１１１に固着して、中間シート１２３が形成される。中間シート１２３は、剥離ローラ１１７によって、ロール状の型１１４から剥離される。
【００６１】
続いて、光吸収性粒子１８を含む紫外線硬化性樹脂１２４が、供給装置１１８から供給されて中間シート１２３の溝１６に充填される。このとき、溝１６に入らなかった紫外線硬化性樹脂１２４は、ドクター１２０によって掻き取られる。中間シート１２３の溝１６に充填された紫外線硬化性樹脂１２４は、紫外線ランプ１２１から照射される紫外線によって硬化させられる。硬化した紫外線硬化性樹脂１２４と中間シート１２３とから拡散層１０が得られる。
【００６２】
このような拡散層１０を製造する方法によれば、溝１６と単位光学要素１３とを含む拡散層１０がロール状の型１１４を用いて効率よく製造することができる。
【００６３】
次に、図５Ａを参照してレンズ層２０を製造する方法について説明する。先ず、レンズ層２０のフレネルレンズ面２３を賦型するための型１５４上に、紫外線硬化性樹脂１６２からなる樹脂溜まりが載置された後、レンズ層２０の基材２９からなる基材シート１５１が型１５４に重ねられる。次に、図５Ａに示すように、これらが搬送されながら、加圧ロール１５３によって加圧されて、紫外線硬化性樹脂１６２が均等に型１５４に延びていく。加圧されて型１５４に均等に延びた紫外線硬化性樹脂１６２は、加圧ロール１５３の下流に配置された紫外線ランプ１５６から照射される紫外線によって硬化させられて、紫外線硬化性樹脂１６２にフレネルレンズ面２３が賦型される。そして、硬化した紫外線硬化性樹脂１６２は、基材シート１５１に固着する。この紫外線硬化性樹脂１６２と基材シート１５１とを型１５４から離型し、レンズ層２０が得られる。
【００６４】
あるいは、フレネルレンズ面２３がリニアフレネルレンズからなる場合には、図５Ｂに示す方法を利用してレンズ層２０を製造することもできる。この場合、図５Ｂに示すように、レンズ層２０の基材２９からなる基材シート１３１が、ロール状の原反１３２から繰り出され、フレネルレンズ面２３を賦型するためのロール状の型１３４と加圧ローラ１３３との間に供給される。次に、紫外線硬化性樹脂供給部１３５から供給される紫外線硬化性樹脂１４２が、基材シート１３１とロール状の型１３４との間に供給される。そして、基材シート１３１と紫外線硬化性樹脂１４２とが、加圧ローラ１３３とロール状の型１３４とによって挟持されて、当該ロール状の型１３４の外周に沿って搬送される。ロール状の型１３４の外周近傍には、紫外線ランプ１３６が配置されており、当該紫外線ランプ１３６から紫外線が照射され、搬送中の紫外線硬化性樹脂１４２が硬化させられると共に紫外線硬化性樹脂１４２にフレネルレンズ面２３が賦型される。硬化した紫外線硬化性樹脂１４２は、基材シート１３１に固着する。また、紫外線硬化性樹脂１４２が固着した基材シート１３１は、剥離ローラ１３７によって、ロール状の型１３４から剥離される。この紫外線硬化性樹脂１４２と基材シート１３１とからレンズ層２０が得られる。
【００６５】
そして、図４に示す方法にて製造された拡散層１０と、図５Ａ乃至図５Ｂに示す方法にて製造されたレンズ層２０とが、紫外線硬化性樹脂からなる接合層３０を介して接合される。これにより、透過型スクリーン２が製造される。
【００６６】
なお、図４及び図５Ａ、Ｂに示す拡散層１０及びレンズ層２０を製造する方法では、紫外線硬化性樹脂を用いて拡散層１０及びレンズ層２０をそれぞれ形成する例を示したが、このような例に限定されない。例えば、拡散層１０の中間シート１２３及びリニアフレネルレンズからなるフレネルレンズ面２３が形成されたレンズ層２０が、それぞれ、熱可塑性樹脂を用いて押出成形法により製造されてもよい。
【００６７】
≪第２の実施の形態≫
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態における透過型スクリーンを示す概略図である。図７を参照して説明する第２の実施の形態は、拡散層１０の第３面１１にレンチキュラーレンズ面（拡散レンズ面）５１が形成されている点で異なるが、その他の構成は、第１の実施形態と同様に構成することができる。第２の実施の形態に関する以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した第１の実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の第１の実施の形態に対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００６８】
図７に示すように、拡散層１０は、基材１９と、当該基材１９の観察側に隣接して設けられた主部１４と、を有している。このうち、主部１４が、拡散層１０の最も観察側の面を構成する第３面１１を形成し、基材１９が、第３面１１に対向し光源側の面を構成する第４面１２を形成している。この拡散層１０の第４面１２は、接合層３０と対向するように配置されている。そして、図７に示すように、拡散層１０の第３面１１にレンチキュラーレンズ面５１が形成されている。
【００６９】
このような形態によっても、レンズ層２０のフレネルレンズ面２３と接合層３０との間の界面２３ａによって、観察側に略平行光となるように偏向された映像光Ｌが、拡散層１０のレンチキュラーレンズ面５１において拡散されて第３面１１から出射する。これにより、広い範囲の観察者へ向けて映像光Ｌを出射させることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１    透過型表示装置
２    透過型スクリーン
５    光源
６    ミラー
１０  拡散層
１１  第３面
１２  第４面
１２ｂ  界面
１３  単位光学要素
１４  主部
１５  界面
１６  溝
１９  基材
２０  レンズ層
２１  第１面
２２  第２面
２３  フレネルレンズ面
２３ａ  界面
２４  レンズ面
２５  立上面
２６  頂部
２８  主部
２９  基材
３０  接合層
４１  界面
５１  レンチキュラーレンズ面
５１０  拡散層
５１３  レンチキュラーレンズ面
５２０  レンズ層
５２３  フレネルレンズ面
５２４  レンズ面
５２５  立上面
５２６  頂部
５３０  接合層
【図１】
2014074808.tif 000003
【図２】
2014074808.tif 000004
【図３】
2014074808.tif 000005
【図４】
2014074808.tif 000006
【図５Ａ】
2014074808.tif 000007
【図５Ｂ】
2014074808.tif 000008
【図６】
2014074808.tif 000009
【図７】
2014074808.tif 000010
【図８】
2014074808.tif 000011
【図９】
2014074808.tif 000012