(57)【要約】【課題】  高コントラスト性を示し、垂直視野角と水平視野角を容易に制御可能な背面投射型スクリーンを提供すること。【解決手段】  本発明にかかる複合光学素子１００は、レンチキュラーレンズ１０２と、レンチキュラーレンズ１０２よりも出射側に設けられ、レンチキュラーレンズ１０２の長手方向に対して略直交する方向に延在し、入射光に対して傾斜した２つの傾斜面を有し、レンチキュラーレンズ１０２を通過した入射光を当該傾斜面の少なくとも一部において反射／屈折あるいはその両方により集光する複数のレンズ列１０３と、レンチキュラーレンズ１０２および複数のレンズ列１０３の非集光位置に設けられた遮光層１０４と、レンチキュラーレンズ１０２の入射面側に設けられたフレネルレンズ１０１とを備えたものである。【選択図】  図１
2006251438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンチキュラーレンズと、
前記レンチキュラーレンズよりも出射側に設けられ、前記レンチキュラーレンズの長手方向に対して略直交する方向に延在し、入射光に対して傾斜した２つの傾斜面を有し、前記レンチキュラーレンズを通過した入射光を当該傾斜面の少なくとも一部において反射／屈折あるいはその両方により集光する複数のレンズ列と、
前記レンチキュラーレンズおよび前記複数のレンズ列の非集光位置に設けられた遮光層と、
前記レンチキュラーレンズの入射面側に設けられたフレネルレンズとを備えた複合光学素子。
【請求項２】
前記レンチキュラーレンズと前記複数のレンズ列とのモアレ縞のピッチＰ（ｍｍ）と前記フレネルレンズとのモアレ縞のピッチＰＰ（ｍｍ）は、
前記レンチキュラーレンズのピッチをＨ（ｍｍ）、前記複数のレンズ列のピッチをＶ（ｍｍ）、前記フレネルレンズのピッチをＦ（ｍｍ）とした場合、
【数１】
2006251438.tif 000007
ただし、
【数２】
2006251438.tif 000008
を満たし、かつ、
ｍ＋０．３≦Ｈ／Ｖ≦ｍ＋０．７
または
ｍ＋０．３≦Ｖ／Ｈ≦ｍ＋０．７
のうちいずれか一方を満たし、かつ、
ｎ＋０．３≦Ｖ／Ｆ≦ｎ＋０．７
または
ｎ＋０．３≦Ｆ／Ｖ≦ｎ＋０．７
（ただし、ｉ、ｊ、ｍ、ｎは５以下の自然数）のうちのいずれか一方を満たす請求項１に記載の複合光学素子。
【請求項３】
前記複数のレンズ列は、シリンドリカルレンズまたは楔状レンズからなる請求項１又は２に記載の複合光学素子。
【請求項４】
前記遮光層は、格子状または、２層のストライプ状の形状を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項５】
前記フレネルレンズは、前記レンチキュラーレンズの入射面側に、前記複数のレンズ列よりも低い屈折率を有する透明樹脂層を設け、その樹脂層の入射面側にフレネルレンズ構造を形成することによって設けられる請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項６】
前記フレネルレンズは、前記レンチキュラーレンズの入射面側に、前記複数のレンズ列よりも低い屈折率を有する接着層あるいは粘着層を介して貼着されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項７】
請求項１〜６のフレネルレンズが全反射能、あるいは屈折と全反射を併用して機能を実現したフレネルレンズである複合光学素子。
【請求項８】
複合光学素子の出射面側に拡散剤を含むシートを貼り合わせた、請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項９】
複合光学素子の出射面側に反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層の少なくとも一つが設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項１０】
前記複数のレンズ列は、その断面形状が略台形であって、前記台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
前記複数のレンズ列の台形斜辺をなす部分にはＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層が形成されていて、
前記台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合、
ｓｉｎ（９０−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
かつ
Ｎ１＜１／ｓｉｎ２θ
なる関係を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項１１】
前記複数のレンズ列は、その断面形状が放物線で前記出光部に凸の形で配置されているとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
前記複数のレンズ列はＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層で包埋されていて、
前記複数のレンズ列のひとつの列の幅をＨ、高さをＴとして
Ｔ＝Ａ×ｘ２／（Ｈ／２）  ただしｘはレンズ底面からの横方向の距離
なる関係であらわす時に、Ａの値が、
２＜Ａ＜４
なる関係を有し、
かつ、前記複数のレンズ列の屈折率Ｎ１と、前記透明低屈折率層の屈折率Ｎ２が、
２Ａ＞ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（Ｎ２／Ｎ１））
なる関係を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【請求項１２】
前記複数のレンズ列は、その断面形状が双曲線で、前記出光部に凸の形で配置されているとともに所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
前記複数のレンズ列はＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層で包埋されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば背面投射型スクリーンにおいて用いられる複合光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクションテレビなどに使用される背面投射型スクリーンは、投射光を拡散して画面の明るさおよび均一性を得られるように、また、斜め方向から観察した場合でもある程度の明るさの像が観察できるように、光源側にフレネルレンズシートを、出射側にレンチキュラーレンズシートを配置した構成を有する。フレネルレンズシートは、投射光を屈折させて略平行光にし、レンチキュラーレンズシートは、投射光を散乱させて画像を形成する。
【０００３】
近年、背面投射型スクリーンの奥行を薄くする事を狙って、投射光をスクリーンに斜めに拡大投射して大画面として見せる、斜め背面投射型表示装置が提案されている。この場合、フレネルレンズシートは入射側にレンズを設けたほうが、透過効率の面から有利である。
【０００４】
また、観察者の視認性を高めるために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。この光拡散シートは、例えば透明性フィルムの表面を凹凸処理したもの、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、円柱状のレンズが一つの平面状に並列配置されたレンチキュラーレンズシート、楔状の低屈折領域を一つの平面状に並べて高屈折率樹脂で包埋し、界面反射や屈折により光を散乱させるシートなどがある。さらに、これらのシートを複数枚組み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、樹脂界面の各屈折率の差を利用して投射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。
【０００５】
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やコントラストの低下やゴーストの発生を招いていた。
【０００６】
そこで、特許文献１では、角度依存性が少ない、光拡散シートについて開示している。具体的には、図７に示されるように、光拡散シート１０は、透明支持体１１とレンズ部１２、拡散層１５から構成されている。レンズ部１２は所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、レンズ部１２の台形斜辺をなす部分にはＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層１３が形成されている。
【０００７】
さらに、隣接するレンズ部１２の間に挟まれた断面形状が三角形の領域１４は、外光を吸収する物質を含む材料で埋められている。
【０００８】
レンズ部１２はその断面が略台形であり、また、レンズ部１２の台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合
ｓｉｎ（９０−θ）＞Ｎ２／Ｎ１かつＮ１＜１／ｓｉｎ２θ
なる関係を有することを特徴としている光拡散シートが特許文献１に紹介されている。
【０００９】
しかし、レンズを一次元方向に形成した場合、その斜面が平面よりなる界面に入射側から平行光を入れた時に入射光がすべて出射できるように設計すると台形構造の上底の長さを下底の長さの１／３以下にできない。スクリーンの入射光が角度分布を持ち、その光が斜面と一度だけ反射するように設計するならば上底の長さを更に広げなければならずコントラストを向上させるのが困難である。レンズを二次元方向に形成した場合の遮光率は
１−｛１−（一次元方向の繰り返しで作った場合の遮光率）｝２
で表せるので一次元方向に形成した場合よりも遮光率を上げることが出来るが製造するのが非常に難しい。
【００１０】
また、特許文献２では、レンズの焦点が並ぶ面に光源から届く光が通過する領域を残して遮光層を設けたレンチキュラーレンズシートについて開示している。遮光層で外光の反射、迷光の通過を抑制することでコントラストの向上やゴーストの発生を抑制する。
【００１１】
図８に示されるように、レンズシート２０はレンチキュラーレンズシート２１、遮光層２２、拡散層２３および透明樹脂保護シート２４より構成される。レンチキュラーレンズシート２１はレンズ部２１ａと透明支持体２１ｂとから構成される。一般的に、レンズ部２１ａは、透明支持体２１ｂ上に光硬化性の樹脂を用いて形成される。レンチキュラーレンズシート２１の非集光位置、すなわち光の非通過位置に遮光層２２が設けられている。この遮光層２２は、レンチキュラーレンズシート２１の平坦部に感光層を形成した後、レンズ部側から露光することで感光層にレンズパターンに対応した感光部、非感光部のパターンを形成し、この感光パターンを利用して非感光部の部分に黒色塗料を転写して形成される。
【００１２】
さらに、レンチキュラーレンズシート２１の出射側（図中下側）には、拡散層２３が設けられている。レンズシート２０では、水平方向の視野角性能は主として、入射レンズによる拡散で得られるが、この拡散層２３により、垂直方向の拡散機能が達成される。また、レンチキュラーレンズシート２１には、拡散層２３を介して、前面板と呼ばれる透明樹脂保護シート２４が設けられている。この透明樹脂保護シート２４は、レンチキュラーレンズシート２１を保護する役割を有する。
【００１３】
遮光率の違いがコントラストに及ぼす影響について図９を用いて説明する。背面投射型スクリーンで暗さを表現しようとしたときに、外光が反射して映像光に対して重畳するとその暗さを感じられにくくなる。図９（ａ）に示される背面投射型表示装置３０ａの出射面３０２ａは遮光率が低いので、外光３１の反射光３２の強度も強くなり、光源３０１ａから発せられる映像光３３の中で光強度が弱い部分を識別しにくくなる。しかし、図９（ｂ）に示される背面投射型表示装置３０ｂの出射面３０２ｂは遮光率が高いので、外光反射光３２の強度は下がり、光源３０１ｂから発せられる映像光３３の中で光強度が弱い部分も識別しやすくなり、コントラストが高くなる。
【００１４】
図９の光源３０１より出射された光は広がりながらスクリーン付近で結像する。出射面３０２には、平行に入射した光を縦横それぞれに特定の角度分布を持つように散乱させる拡散層が設けられているが、平行光が入射することを前提にした構造になっている。そこで、光を平行化させるために、出射面３０２の入射側にフレネルレンズシート３０３を設ける。フレネルレンズシート３０３は、等間隔で同心円状の微細ピッチのレンズからなる。
【００１５】
しかし、実際の背面投射型表示装置は光の平行化のために設けたフレネルレンズシートと散乱させるためのスクリーンという二つの光学素子を重ねて取り付けることが多く、運搬時など装置が振動するときに両者が擦れ合って傷つきや微紛発生の原因になりやすい。
【特許文献１】特開２００３−５７４１６号公報
【特許文献２】特開平９−１２０１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであって、高コントラスト性を示し、垂直視野角と水平視野角を容易に制御可能な背面投射型スクリーンを提供することにある。また、以上のような機能を持ち、さらに光学素子同士の衝突による微紛発生を起こさない背面投射型スクリーンおよびそれらの製造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】
【００１７】
本発明の第１の態様にかかる複合光学素子は、レンチキュラーレンズと、前記レンチキュラーレンズよりも出射側に設けられ、前記レンチキュラーレンズの長手方向に対して略直交する方向に延在し、入射光に対して傾斜した２つの傾斜面を有し、前記レンチキュラーレンズを通過した入射光を当該傾斜面の少なくとも一部において反射／屈折あるいはその両方により集光する複数のレンズ列と、前記レンチキュラーレンズおよび前記複数のレンズ列の非集光位置に設けられた遮光層と、前記レンチキュラーレンズの入射面側に設けられたフレネルレンズとを備えたものである。このような構成を有することによって、レンチキュラーレンズの長手方向と略直交方向に対する視野角の特性を改善することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、前記レンチキュラーレンズと前記複数のレンズ列とのモアレ縞のピッチＰ（ｍｍ）と前記フレネルレンズとのモアレ縞のピッチＰＰ（ｍｍ）が、前記レンチキュラーレンズのピッチをＨ（ｍｍ）、前記複数のレンズ列のピッチをＶ（ｍｍ）、前記フレネルレンズのピッチをＦ（ｍｍ）とした場合、
【数３】
2006251438.tif 000003
ただし、
【数４】
2006251438.tif 000004
を満たし、かつ、
ｍ＋０．３≦Ｈ／Ｖ≦ｍ＋０．７
または
ｍ＋０．３≦Ｖ／Ｈ≦ｍ＋０．７
のうちいずれか一方を満たし、かつ、
ｎ＋０．３≦Ｖ／Ｆ≦ｎ＋０．７
または
ｎ＋０．３≦Ｆ／Ｖ≦ｎ＋０．７
（ただし、ｉ、ｊ、ｍ、ｎは５以下の自然数）
のうちのいずれか一方を満たすものである。このような構成とすることによって、モアレの発生を低減することができ、表示性能を向上させることが可能である。
【００１９】
本発明の第３の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、前記複数のレンズ列は、シリンドリカルレンズまたは楔状レンズからなものである。これによって、スクリーン全体の輝度を高く、均一にすることができる。
【００２０】
本発明の第４の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、前記遮光層は、格子状または、２層のストライプ状の形状を有するものである。このような構成を有することによって、コントラストの改善に効果を発揮する。
【００２１】
本発明の第５の態様にかかる複合光学素子は、上記の降格複合素子において、前記フレネルレンズは、前記レンチキュラーレンズの入射面側に、前記複数のレンズ列よりも低い屈折率を有する透明樹脂層を設け、その樹脂層の入射面側にフレネルレンズ構造を形成することによって設けられるものである。これによって、フレネルレンズを一体化した複合光学素子を提供することができる。
【００２２】
本発明の第６の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、前記フレネルレンズは、前記レンチキュラーレンズの入射面側に、前記複数のレンズ列よりも低い屈折率を有する接着層あるいは粘着層を介して貼着されているものである。これによって、より簡便にフレネルレンズを一体化した複合光学素子を製造することが可能である。
【００２３】
本発明の第７の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、フレネルレンズが全反射能、あるいは屈折と全反射を併用して機能を実現したフレネルレンズである複合光学素子。
【００２４】
本発明の第８の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、複合光学素子の出射面側に拡散剤を含むシートを貼り合わせたものである。これによって、スクリーン全体の輝度の均一化を図ることができる。
【００２５】
本発明の第９の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、複合光学素子の出射面側に反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層の少なくとも一つが設けられているものである。本発明において、これらの機能のうち、１つだけを持たせてもよく、また、複数の機能を併せ持たせてもよい。
【００２６】
本発明の第１０の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、前記複数のレンズ列は、その断面形状が略台形であって、前記台形の下底を入光部、上底を出光部とするとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されていて、前記複数のレンズ列の台形斜辺をなす部分にはＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層が形成されており、前記台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合、
ｓｉｎ（９０−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
かつ
Ｎ１＜１／ｓｉｎ２θ
なる関係を有する。このような特徴を有することによって、輝度を高くすることができる。
【００２７】
本発明の第１１の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、前記のような特徴の代わりに、前記複数のレンズ列は、その断面形状が放物線で前記出光部に凸な形で配置されているとともに、所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、前記複数のレンズ列はＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層で包埋されていて、前記複数のレンズ列のひとつの列の幅をＨ、高さをＴとして
Ｔ＝Ａ×ｘ２／（Ｈ／２）  ただしｘはレンズ底面からの横方向の距離
なる関係であらわす時に、Ａの値が、
２＜Ａ＜４
なる関係を有し、かつ、複数のレンズ列の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率層の屈折率Ｎ２が、
２Ａ＞ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（Ｎ２／Ｎ１））
なる関係を有していてもよい。このような特徴を有することによって、屈折と全反射を併用でき、スクリーン全体の輝度を高く、さらに均一にすることができる。
【００２８】
本発明の第１２の態様にかかる複合光学素子は、上記の複合光学素子において、前記のような特徴の代わりに、前記複数のレンズ列は、その断面形状が双曲線で、前記出光部に凸の形で配置されているとともに所定の屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、前記複数のレンズ列はＮ１より低い屈折率Ｎ２を有する透明低屈折率層で包埋されていてもよい。このような特徴を有することによって、スクリーン全体の輝度を高く、さらに均一にすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、水平・垂直方向の視野角制御ができ、コントラストを向上させることができる複合光学素子を提供できる。また、光学素子同士の接触による傷つきや微粉発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施形態を図を使用して説明する。なお、これらの図および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明に合致する限り、他の実施の形態も本発明の範疇に属しえることは言うまでもない。
【００３１】
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１にかかる複合光学素子の一例の概略図を示す。図１に示すように本実施の形態にかかる複合光学素子１００は、入射側（図中上側）から見て順に、入射する光を略平行光に変換するフレネルレンズ層１０１、光を垂直方向（前後方向）に拡散させるレンチキュラーレンズ層１０２、光を水平方向（左右方向）に拡散させる光拡散層１０３、遮光層１０４を備えた完全一枚型の構成を有する。
【００３２】
フレネルレンズ層１０１は、入射する光を略平行光にするものである。フレネルレンズ層１０１は入射光を屈折させて平行光に変換しても良いし鋸歯部分で反射させて平行光に変換してもよいし、両者を併用してもよい。フレネル刃は入射側に向いているので反射および反射と屈折の併用によって光源からの光を平行化するよう設計するのが好ましい。
【００３３】
レンチキュラーレンズ層１０２は、熱可塑性樹脂又は電離放射線硬化性樹脂などにより構成される。当該熱可塑性樹脂には、例えば、ＰＭＭＡ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＳ樹脂、ＭＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＥ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が含まれる。また、当該電離放射線硬化性樹脂は、同性能を有するエポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどの材料からなる。さらに、レンチキュラーレンズ層１０２に、光拡散材などの添加物を含んでいてもよい。また、レンチキュラーレンズ層１０２は、単層あるいは複層のどちらでもよい。
【００３４】
レンチキュラーレンズ層１０２の形状は、遮光層１０４の位置で集光するものであればどのような形状であってもかまわないが、遮光層１０４の位置のできるだけ小さな領域に集光させるために楕円レンズであることが好ましい。
【００３５】
光拡散層１０３は、レンズ部１０３１と、透明低屈折率層１０３２と、レンズ間部１０３３より構成される。レンズ部１０３１は、所定の屈折率Ｎ１を有する材料により形成される。透明低屈折率層１０３２は、Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する材料により形成される。レンズ間部１０３３は、外光を吸収する物質を含む材料により形成される。
【００３６】
レンズ部１０３１は、通常、電離放射線硬化性を有するウレタンアクリレートなどの材料からなる。また、レンズ部１０３１では、透明低屈折率層１０３２の界面において入射光を全反射することによりレンズを構成する。即ち、隣接する透明低屈折率層１０３２の間にレンズが形成される。そして、このレンズは、レンチキュラーレンズ層１０２のレンズが延在する方向（即ち、長手方向）と略直交する方向に延在し、その断面１０３４（図１中点線で囲んだ部分）が略台形からなる。即ち、当該レンズは、台形柱よりなる。このような形状を有するレンズが複数平行に配列されて複数のレンズ列を構成する。
【００３７】
また、レンズ部１０３１の各レンズ列の台形斜辺が前記出光部の法線となす角度をθとした場合に、
ｓｉｎ（９０−θ）＞Ｎ２／Ｎ１かつＮ１＜１／ｓｉｎ２θ
なる関係を有する。尚、この例におけるレンズ部１０３１は、レンチキュラーレンズ層１０２と一体的に構成されているが、別層により構成してもよい。
【００３８】
透明低屈折率層１０３２は、シリカなどの透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有する材料で形成される。透明低屈折率層１０３２は、複合光学素子１００の主面に対して傾斜した傾斜面を有する平板状の層である。当該透明低屈折率層１０３２は、入射側を頂点とする二等辺三角形の断面を有する三角柱の２斜辺を構成する。当該透明低屈折率層１０３２は、レンズ部１０３１との界面において、入射光を全反射する。透明低屈折率層１０３２において全反射した光は、遮光層１０４の位置で集光する。
【００３９】
レンズ間部１０３３は、平板状の透明低屈折率層１０３２と透明支持体１０３との界面により構成される三角柱の内部領域である。レンズ間部１０３３は、底面（透明支持体１０３との界面）あるいは底面の一部の領域もしくはレンズ間部１０３３全体が吸光材料、カーボン、顔料または、所定の染料などで所定の濃度に着色されている。若しくは、吸光性を示すフィラーを充填してもよいし、レンズ間部１０３３の底部に遮光層１０４を形成するようにしてもよい。
【００４０】
図２にレンチキュラーレンズ層１０２および光拡散層１０３の集光に基づいて形成される遮光層１０４の概略図を示す。遮光層１０４は、レンチキュラーレンズ層１０２と光拡散層１０３の集光位置が同一面上にある場合は、その面上に形成される。また、レンチキュラーレンズ層１０２と光拡散層１０３の集光位置が一致しない場合は、それぞれの集光位置の面上に当該遮光層１０４が形成される。
【００４１】
レンチキュラーレンズ層１０２の非集光位置に形成される遮光層１０４は、光拡散層１０３のレンズ間部１０３３の影響により、離散的に分離独立した島状の開口部を形成するよう格子状に設けられる。１０４１は光拡散層１０３の非集光位置に形成される遮光層、１０４２はレンチキュラーレンズ層１０２の非集光位置に形成される遮光層の形状である。１０４３は、レンチキュラーレンズ層１０２および光拡散層１０３の集光面が同じ場合に形成される遮光層１０４の形状を示す。
【００４２】
遮光層１０４の製造方法の一例として、ポリマー層の粘着性の差を利用した方法について詳述する。本発明の複合光学素子のレンズが形成される面とは反対の平坦面に感光層を形成する。感光層は、たとえば、紫外線硬化樹脂を用いて形成することができる。この感光層は、印刷、コーティング、転写などにより形成される。
【００４３】
この感光層には、光源を用いて、レンチキュラーレンズ層１０２から紫外線が照射される。このとき、照射された紫外線は、レンチキュラーレンズ層１０２により長手方向（図１中、左右方向）に伸びた縞状の光として光拡散層１０３内に入射するが、レンズ間部１０３３により遮光されているため、感光層に離散的に独立分離した島状に照射される。未硬化状態の感光層は、レンズによって集光された紫外線により露光され、硬化して非粘着性を有するようになる。ここで、レンズ機能によって集光されない部分は、粘着性を有したままである。
【００４４】
さらに、この感光層は、光拡散層１０３により図１中前後方向の縞状の光が集光する位置にも設けられ、前後方向の縞状に集光された部分は硬化し、非粘着性を有するようになる。これらの非粘着性を有する感光層は、図２中の白色部分で示される。
【００４５】
粘着性を有する感光層は、黒色に着色され、遮光層１０４が形成される。感光層への着色方法としては、転写シートの転写インキ層（黒色）を感光層に重ねあわせ、粘着性を有する感光層にのみインキ層を転写する方法がある。この転写の際、非粘着性を有する感光層にはインキ層は転写されない。
【００４６】
また、遮光層１０４の上から感光性フィルムをラミネートし、紫外線照射により、そのラミネートしたフィルムを硬化させ、感光層のインキ層が剥離しないように保護層としてもよい。ほかの着色方法としては、カーボンブラックの黒色トナーを全面に散布し、非粘着性の感光層に散布された黒色トナーを除去する方法もある。
【００４７】
また、図１のようにレンズ間部１０３３の底面と遮光層１０４が同じ位置にある場合、遮光層１０４をクロマリン印刷に代表される自己整列機能を持つ印刷で実現すれば、レンズ間部１０３３の底面にも遮光層を設けることができるので、レンズ間部１０３３自身に吸光成分が入っている必要はなく、レンズ間部１０３３全体が透明樹脂であってもよい。また、図１に示されたレンチキュラーレンズ層１０２は入射側に凸のレンズであるが、レンチキュラーレンズ層１０２を入射側に凹のレンズとし、かつＮ３＞Ｎ１とすることでも同様の効果が得られる。
【００４８】
また、フレネルレンズ層１０１は、屈折率がＮ３の透明樹脂からなり、フレネルレンズ層１０１に埋め込まれＮ３＜Ｎ１を満たす屈折率Ｎ１の透明樹脂からなるレンチキュラーレンズ層１０２と一体的に形成されていることが好ましい。また、光拡散層１０３は、レンチキュラーレンズ層１０２を形成する樹脂内に包埋され光源側に面する二つの斜面にＮ２＜Ｎ１を満たす屈折率Ｎ２の透明樹脂からなることが好ましい。
【００４９】
また、フレネルレンズ層１０１は必ずしも屈折率Ｎ３の樹脂で製造する必要はなく、レンチキュラーレンズ層１０２を屈折率Ｎ３なる接着剤あるいは粘着剤１０６で埋め、フレネルレンズ層１０１と貼り合わせてもよい。この例を図４に示す。この場合、フレネルレンズの屈折率は任意に選択できる。
【００５０】
このように、複合光学素子１００にフレネルレンズ層１０１を直接形成し、投射表示用光源からの光を平行化させる機能を含めることで、複合光学素子１００を取り付けた表示装置に対して機械的な動きを加えても光学素子同士の接触による傷つきや微粉発生を防ぐことができる。
【００５１】
ここで、本実施の形態にかかる複合光学素子１００の、フレネルレンズ層１０１のピッチをＦ、レンチキュラーレンズ層１０２のピッチをＨ、光拡散層１０３のピッチをＶとすると、レンチキュラーレンズ層１０２と光拡散層１０３との間で発生するモアレ縞のピッチＰは、以下の式（１）で表される。
【数５】
2006251438.tif 000005
【００５２】
また、上記の式で計算されたレンチキュラーレンズ層１０２と光拡散層１０３との間で発生するモアレ縞のピッチＰと、フレネルレンズ層１０１との間で発生するモアレ縞のピッチＰＰは、以下の式（２）で表される。
【数６】
2006251438.tif 000006
式（２）で示されるように、ＰＰが３ｍｍ以下であれば、発生するモアレによって、表示性能が悪くなるのを防ぐことができる。
【００５３】
また、上記の式（２）を満たすと共に、従来知られているように、レンチキュラーレンズ層１０２と光拡散層１０３との間で発生するモアレを抑制するために、レンチキュラーレンズ層１０２のピッチＨと光拡散層１０３のピッチＶとの比が、
ｍ＋０．３≦Ｈ／Ｖ≦ｍ＋０．７  ・・・（３）
または、
ｍ＋０．３≦Ｖ／Ｈ≦ｍ＋０．７  ・・・（４）
のうちのいずれか一方を満たし、かつ、フレネルレンズ層１０１と光拡散層１０３との間で発生するモアレを抑制するために、フレネルレンズ層１０１のピッチＦと光拡散層１０３のピッチＶとの比が、
ｎ＋０．３≦Ｖ／Ｆ≦ｎ＋０．７  ・・・（５）
または、
ｎ＋０．３≦Ｆ／Ｖ≦ｎ＋０．７  ・・・（６）
（ただし、ｉ、ｊ、ｍ、ｎは５以下の自然数）
のうちのいずれか一方を満たすことが必要である。このような構成とすることによって、モアレの発生を低減することができ、表示性能を向上させることが可能である。
【００５４】
尚、本発明に係る複合光学素子は、図３に示されるように紫外線透過性を有する透明な樹脂フィルムなどからなる透明支持体１０５上に形成することもできる。透明支持体１０５の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどが使用される。
【００５５】
以上、説明したように、実施の形態１にかかる複合光学素子は、レンチキュラーレンズ層１０２と、レンチキュラーレンズの長手方向に対して、略直交する方向に延在し、レンチキュラーレンズ層１０２よりも出射側に設けられた複数のレンズ列とを備え、複数のレンズ列は、入射光に対して傾斜した２つの傾斜面を有し、レンチキュラーレンズを通過した入射光は、当該傾斜面で全反射をして集光するので、レンチキュラーレンズの長手方向と略直交方向に対する視野角の特性を改善することができるという効果を奏する。
【００５６】
実施の形態２．
実施の形態１では光拡散層１０３の透明低屈折率層１０３２界面が平面である例を示したが、出射側に凸の曲面あるいは曲面に近づけた多面体にしてもよい。光通過領域を最も狭めるためには図５に示すように透明低屈折率層１０３２界面を曲面、より好ましくは放物面にすることがよい。入射した光２００は、透明低屈折率層１０３２の界面で反射または屈折をして２０１で示される点に集光する。また、透明支持体１０３を省き、遮光層１０４を光拡散層１０３上底を含む面に形成する場合、レンズ間部１０３３を着色して遮光性を持たせる必要はなく、光拡散層１０３全体は透明樹脂のみで構成できる。
【００５７】
透明低屈折率層１０３２界面を放物面にした場合、この断面形状が
Ｔ＝Ａ×ｘ２／（Ｈ／２）
なる関係を満たす時には、製造の容易さから、
２＜Ａ＜４
という範囲が好ましい。また、遮光率を５０％以上にする場合、楔形端部よりＨ／４離れた位置までが屈折がおき、それより先で全反射が起きれば十分なので
２Ａ＞ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（Ｎ２／Ｎ１））
という関係を満たすのが好ましい。
【００５８】
また、図６に示されるように、透明低屈折率層１０３２の界面を双曲線にすれば入射した平行光を一点集光できるので更に遮光率を上げることが出来る。入射した光２００は、透明低屈折率層１０３２の界面で屈折をして２０１で示される点に集光する。この場合、レンズ間部１０３３に吸光成分を加えることができないため、遮光層１０４を出射面上に格子状に形成する。
【００５９】
このように本発明では光拡散層１０３にレンチキュラーレンズシート層を加えた複合構造を採用することで遮光率を向上させ、更に光拡散層１０３の構造を従来技術より改良することで更なる遮光率およびコントラスト向上を達成できる。
【００６０】
その他の実施の形態．
本発明の実施の形態はこれらに限られる物ではなく、また、本発明の複合光学素子の出射面側には、反射防止層、ハードコート層、偏光フィルター層、帯電防止層、防眩処理層、防汚処理層、タッチセンサ層の少なくとも一つが設けられるように構成してもよい。本発明において、これらの機能のうち、１つだけを持たせてもよく、また、複数の機能を併せ持たせてもよい。
【００６１】
尚、上述の複合光学素子は、一体的に形成されている必要はなく、複数の独立した部材により形成されていてもよいが、一体的に形成されているほうがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る複合光学素子の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る遮光層の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る複合光学素子の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る複合光学素子の他の例を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る複合光学素子の一例を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る複合光学素子の他の例を示す概略図である。
【図７】従来の光拡散スクリーンを示す概略図である。
【図８】従来の遮光層を設けたレンチキュラーレンズシートを示す概略図である。
【図９】遮光層の影響について示す概略図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  複合光学素子
１０１  フレネルレンズ層
１０２  レンチキュラーレンズ層
１０３  光拡散層
１０３１  レンズ部
１０３２  透明低屈折率層
１０３３  レンズ間部
１０３４  断面
１０４  遮光層
１０５  透明支持体
１０６  粘着剤
２００  光源
２０１  集光点
【図１】
2006251438.tif 000009
【図２】
2006251438.tif 000010
【図３】
2006251438.tif 000011
【図４】
2006251438.tif 000012
【図５】
2006251438.tif 000013
【図６】
2006251438.tif 000014
【図７】
2006251438.tif 000015
【図８】
2006251438.tif 000016
【図９】
2006251438.tif 000017