(57)【要約】【課題】マルチマニフォールドタイプの共押出成形装置を使用して光拡散層と着色層とを有するシートを製造した場合であっても、白帯が目立たないシート面内で均一な光透過性を有する着色光拡散シートを提供する。【手段】透明樹脂と光拡散粒子と着色材とを含んでなる光拡散層、および、前記光拡散層の一方の面に設けられた透明樹脂と着色材とを含んでなる着色層、を備えた着色光拡散シートであって、前記光拡散層における、光拡散層全体に対する着色材の含有量をＣＡ（質量％）、断面方向の厚みをＴＡ（μｍ）とし、前記着色層における、着色層全体に対する着色材の含有量をＣＢ（質量％）、断面方向の厚みをＴＢ（μｍ）とした場合に、下記式（１）および（２）：      ３０００≦（ＣＡ・ＴＡ＋ＣＢ・ＴＢ）≦３５００      （１）      １５００≦ＣＡ・ＴＡ≦１９００                    （２）を満たすことを特徴とする。【選択図】図１
2015069112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂と光拡散粒子と着色材とを含んでなる光拡散層、および、前記光拡散層の一方の面に設けられた透明樹脂と着色材とを含んでなる着色層、を備えた着色光拡散シートであって、
前記光拡散層における、光拡散層全体に対する着色材の含有量をＣＡ（質量％）、断面方向の厚みをＴＡ（μｍ）とし、
前記着色層における、着色層全体に対する着色材の含有量をＣＢ（質量％）、断面方向の厚みをＴＢ（μｍ）とした場合に、下記式（１）および（２）：
３０００≦（ＣＡ・ＴＡ＋ＣＢ・ＴＢ）≦３５００      （１）
１５００≦ＣＡ・ＴＡ≦１９００                    （２）
を満たすことを特徴とする、着色光拡散シート。
【請求項２】
前記着色層が、実質的に光拡散粒子を含まない、請求項１に記載の着色光拡散シート。
【請求項３】
前記光拡散層と前記着色層が、マルチマニフォールドダイを備えた共押出成形により形成され、前記光拡散層と前記着色層との間に実質的に接着層が存在しない、請求項１または２に記載の着色光拡散シート。
【請求項４】
前記ＣＡが３〜１１．５質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の着色光拡散シート。
【請求項５】
前記ＴＡが２００〜６００μｍである、請求項４に記載の着色光拡散シート。
【請求項６】
映像光入射側から投射された映像光を映像光出射側に透過させる透過型スクリーンであって、
フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートと、
前記フレネルレンズシートの映像光出射側に配置された光制御シートであって、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光透過部と、前記単位光透過部と交互に配置され、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光吸収部とを有する光制御シートと、
前記光制御シートの映像光出射側に配置される着色光拡散シートと、を備え、
前記着色光拡散シートが、請求項１〜５のいずれか一項記載の着色光拡散シートであることを特徴とする、透過型スクリーン。
【請求項７】
前記フレネルレンズシート、前記光制御シートおよび着色光拡散シートが一体的に三次元曲面をなすように曲がっている、請求項６に記載の透過型スクリーン。
【請求項８】
前記着色光拡散シートよりも観測者側に、ハードコート機能、防眩機能、反射防止機能、帯電防止機能、および防汚機能の少なくともいずれかの機能を有する表面層をさらに備える、請求項７または８に記載の透過型スクリーン。
【請求項９】
請求項６〜８のいずいれか一項に記載の透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの背面側に配置され、前記スクリーンに映像光を投射する映像光源と、を備える、背面投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型スクリーン等のスクリーンを目視した際の眩しさを低減させ且つ表示画像のコントラストを向上させる着色光拡散シートに関する。また、本発明は、着色光拡散シートを備えた透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
映像光を投影するスクリーンとして、背面から投影された映像光を透過させて表示する透過型スクリーンや観察者側から映像光を投影してスクリーン上で反射させて表示する反射型スクリーンが知られている。これらスクリーンは、目視した際の眩しさを低減するために映像光を拡散させる光拡散シートが表面に設けられている。また、光拡散シートの一方の面に着色層を設け、外光を効果的に吸収することにより画像のコントラストを向上させることが行われている。
【０００３】
このような着色層を備えた光拡散シートは、機能の異なる２種の層からなる積層体であり、各層を接着剤を用いて貼り合わせたり、あるいは共押出成形装置を用いて一体的に積層することにより製造される。例えば、特開２０１３−２０２１０号公報（特許文献１）には、光拡散粒子を含む透明樹脂と、光吸収剤や着色材を含む透明樹脂とを板状に共押出しすることにより着色層と拡散層とからなる積層体を製造することが記載されている。生産効率の観点からは、接着剤を用いて貼り合わせるよりも共押出成形装置を用いて一体的に積層体を製造する方が有利であるため、このような着色層を備えた光拡散シートは共押出成形装置を用いて製造されるのが一般的である。
【０００４】
ところで、共押出成形は、溶融された２種以上の樹脂流をフィードブロックと呼ばれる合流器で積層したり、マニフォールドで拡幅された樹脂流を口金ランド部で合流積層したりして共押出しダイから溶融押出しし、溶融樹脂積層シートを、引取りロールとしたドラムのような移動冷却媒体に密着冷却固化させてキャストシートを得た後、必要に応じて延伸等を行うことにより、積層フィルムを得ることができる。
【０００５】
共押出ダイのタイプとしては、フィードブロックを有するダイ（フィードブロックタイプ）やマルチマニフォールドダイ（マルチマニフォールドタイプ）等が知られているが、得られる積層フィルムの平滑性や厚みの均一性の観点からはマルチマニフォールドタイプが好ましいとされている。マルチマニフォールドダイは構造が複雑で高価であること、また、調整や分解組み立て作業が煩雑で取扱性が悪いため、限定された量産製品などにのみ使用されている。一方、フィードブロックタイプは、ダイの構造が簡単で調整もし易いことから比較的安価な量産製品を製造する際に使用されている。しかしながら、マルチマニフォールドダイを使用して共押出した積層フィルムは各層の厚みを厳密にコントロールできないことから、上記したような着色層と光拡散層とを備えたシートをフィードブロックタイプの共押出成形装置で製造すると、各層の厚み斑に起因する白帯がシート幅中央に発生する場合あった。このような白帯はスクリーンの品質を低下させてしまうものであり、改善が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、マルチマニフォールドタイプの共押出成形装置を使用して光拡散層と着色層とを有するシートを製造した場合であっても、着色層だけでなく、光拡散層にも特定量の着色材を含有させることにより白帯が目立たなくなり、シート面内で均一な光透過性を有する着色光拡散シートが得られる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、マルチマニフォールドタイプの共押出成形装置を使用して光拡散層と着色層とを有するシートを製造した場合であっても、白帯が目立たないシート面内で均一な光透過性を有する着色光拡散シートを提供することである。
【０００９】
また、本発明の目的は、上記のような着色光拡散シートを備えた透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、透明樹脂と光拡散粒子と着色材とを含んでなる光拡散層、および、前記光拡散層の一方の面に設けられた透明樹脂と着色材とを含んでなる着色層、を備えた着色光拡散シートであって、
前記光拡散層における、光拡散層全体に対する着色材の含有量をＣＡ（質量％）、断面方向の厚みをＴＡ（μｍ）とし、
前記着色層における、着色層全体に対する着色材の含有量をＣＢ（質量％）、断面方向の厚みをＴＢ（μｍ）とした場合に、下記式（１）および（２）：
３０００≦（ＣＡ・ＴＡ＋ＣＢ・ＴＢ）≦３５００      （１）
１５００≦ＣＡ・ＴＡ≦１９００                    （２）
を満たすことを特徴とする、着色光拡散シートが提供される。
【００１１】
また、本発明の別の態様によれば、映像光入射側から投射された映像光を映像光出射側に透過させる透過型スクリーンであって、
フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートと、
前記フレネルレンズシートの映像光出射側に配置された光制御シートであって、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光透過部と、前記単位光透過部と交互に配置され、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光吸収部とを有する光制御シートと、
前記光制御シートの映像光出射側に配置される着色光拡散シートと、を備え、
前記着色光拡散シートが、上記の着色光拡散シートであることを特徴とする、透過型スクリーンが提供される。
【００１２】
さらに、本発明の別の態様によれば、透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの背面側に配置され、前記スクリーンに映像光を投射する映像光源と、を備える、背面投射型表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マルチマニフォールドタイプの共押出成形装置を使用して光拡散層と着色層とを有するシートを製造した場合であっても、着色層だけでなく、光拡散層にも特定量の着色材を含有させることにより白帯が目立たなくなり、シート面内で均一な光透過性を有する着色光拡散シートを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る着色光拡散シートの厚み方向の概略断面図。
【図２】第２の実施形態に係る透過型スクリーンの模式的な斜視図。
【図３】第２の実施形態に係る透過型スクリーンの概略断面図。
【図４】図３のIV−IV線に沿って透過型スクリーンを切断したときの断面図。
【図５】図３に示されるフレネルレンズシートの概略斜視図。
【図６】図３に示されるフレネルレンズシートを映像光出射側から見たときのフレネルレンズシートの平面図。
【図７】第２の実施形態に係る他の態様のフレネルレンズシートを示す図。
【図８】図３に示される光制御シートの概略斜視図。
【図９】図８のIX−IX線に沿って光制御シートを切断したときの断面図。
【図１０】第３の実施形態に係る背面投射型表示装置の模式的な断面図。
【図１１】第４の実施形態に係るタッチパネル機能を有する背面投射型表示装置の模式的な断面図。
【図１２】第４の実施形態に係るタッチパネル機能を有する背面投射型表示装置を上方から見た図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
＜着色光拡散シート＞
本発明の第１の実施形態に係る着色光拡散シートについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る着色光拡散シートの厚み方向の概略断面図である。図１に示される着色光拡散シート６０は、光拡散層６１と、光拡散層６１の一方の面に設けられた着色層６２とを備えている。着色拡散シート６０は、後記するように、例えば透過型スクリーンの映像光出射側（観測者側）に配置され、スクリーンに入射した映像光を観測者が目視した際の眩しさを低減するとともに、映像光を適度に拡散させて観測者側の視野角を広げ、且つスクリーンに入射する映像光以外の光（例えば外光）を吸収して、スクリーンに投影される画像のコントラストを向上させる機能を併せ持つ。
【００１６】
従来は、透明樹脂に光拡散粒子を含有させた光拡散層と、透明樹脂に着色材を含有させた着色層とを、共押出成形によって一枚の積層体（シート）として形成していたが、マルチマニフォールドタイプの共押出成形機を用いて積層体を形成すると、各層の膜厚がシート幅方向で均一ではないため、積層シートの着色層の厚みが薄い箇所では白帯と呼ばれる色の薄い部分が発生していた。本発明においては、光拡散層６１にも特定量の着色材を含有させ、着色層６２および光拡散層６１の両層の厚み方向の光吸収率をコントロールすることにより、積層体（光拡散層６１および着色層６２）の各層に厚み斑が存在する場合であっても、白帯を目立たなくしたものである。
【００１７】
すなわち、光拡散層６１は透明樹脂と光拡散粒子と着色材とを含んだ樹脂組成物からなり、また、着色層６２は透明樹脂と着色材とを含んだ樹脂組成物からなり、光拡散層６１における、光拡散層６１全体に対する着色材の含有量をＣＡ（質量％）、断面方向の厚みをＴＡ（μｍ）とし、  着色層６２における、着色層６２全体に対する着色材の含有量をＣＢ（質量％）、断面方向の厚みをＴＢ（μｍ）とした場合に、下記式（１）および（２）：
３０００≦（ＣＡ・ＴＡ＋ＣＢ・ＴＢ）≦３５００      （１）
１５００≦ＣＡ・ＴＡ≦１９００                    （２）
の両方を満たすように、光拡散層６１および着色層６２の着色材の含有量および両層の厚みを制御することによって、各層に厚み斑が存在する場合であっても、白帯を目立たなくすることができる。この理由は明らかではないが、光拡散層６１に着色材を含有させて特定範囲の吸光度を持たせることにより、着色層６２のシート幅方向の濃淡斑を低減することができるものと考えられる。
【００１８】
本発明においては、光拡散層６１および着色層６２の各層の着色材含有量（ＣＡ、ＣＢ）と各層の厚み（ＴＡ、ＴＢ）が式（１）を満たす必要がある。（ＣＡ・ＴＡ＋ＣＢ・ＴＢ）の値が３０００未満であると着色光拡散シート６０自体の吸光度が低くなるため、スクリーンに投影される画像のコントラストが悪化する。一方、（ＣＡ・ＴＡ＋ＣＢ・ＴＢ）の値が３５００を超えるとコントラストは向上するものの着色光拡散シート６０自体の透過率が下がり、この場合、所定の明るさを維持しようとすると、映像光源の出力を高める必要があり、消費電力が上昇する。（ＣＡ・ＴＡ＋ＣＢ・ＴＢ）の好ましい範囲は、３２５０〜３３５０である。
【００１９】
また、本発明においては、光拡散層６１の着色材含有量（ＣＡ）および断面方向の厚み（ＴＡ）が、上記式（２）を満たす必要がある。光拡散層６１の吸光度は、ＣＡとＴＡの積に反比例するものであり、ＣＡとＴＡの積が１５００未満であると、着色光拡散シート６０の幅方向と垂直方向（ＭＤ方向）に発生した白帯が解消されない。一方、ＣＡとＴＡの積が１９００を超えると、着色拡散シート６０の幅中央部分に黒帯が発生する。この理由は明らかではないが、以下のように考えられる。光拡散層６１の着色材の含有量が多くなりすぎたり（即ちＣＡの値が大きすぎたり）、あるいは光拡散層６１の厚みが厚すぎると（即ちＴＡの値が大きすぎると）、光拡散層６１の吸光度が大きくなり過ぎるとともに、式（１）に従って、相対的に着色層の吸光度（ＣＢとＴＢの積）が小さくなる。ところで、白帯が発生する箇所は着色層６２の厚みの薄い部分であるため、着色層６２の吸光度が小さい場合は白帯自体は問題とならなくなる。他方、光拡散層６１の吸光度（ＣＡとＴＡの積）が大きくなり過ぎると、光拡散層６１の断面方向の厚さ斑に起因する濃淡が発生し、光拡散層６１の断面方向厚さの局部的に厚い部分が、黒帯として観測されるものと考えられる。ＣＡとＴＡの積の値の好ましい範囲は、１６００〜１８００である。
【００２０】
光拡散層６１および着色層６２を構成する透明樹脂としては、溶融成形可能なものであれば特に制限なく使用することができ、例えばメチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体（ＭＢＳ）、アクリル樹脂、メタクリレート−スチレン系樹脂、アクリレート−スチレン系樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの中でも、比較的屈折率が高い、屈折率が１．５５〜１．６０程度の透明樹脂、例えばポリカーボネート樹脂（ｎ＝１．６０）等を好ましく使用できる。
【００２１】
また、光拡散層６１に含有される光拡散粒子としては、透明樹脂と光拡散粒子との間の屈折率差に起因して、または、光拡散粒子自体が有する反射性に起因して、光拡散層に入射した光が拡散し得るものであれば特に制限なく使用することができ、硫酸バリウム微粒子、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム微粒子、炭酸カルシウム微粒子、シリカ（二酸化珪素）微粒子、酸化チタン微粒子等の無機系微粒子や、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、シリコンーン系ビーズ等の有機系微粒子を使用することができるが、透明性の観点からは有機系微粒子を使用することが好ましい。光拡散粒子の粒径は、特に限定されるものではないが、通常、１〜１５μｍ程度のものが用いられる。
【００２２】
光拡散層６１に含有される光拡散粒子の含有量としては、スクリーンの視野角やスクリーンの仕様に応じて適宜調整することができるが、通常は、光拡散層全体の質量（即ち、透明樹脂、光拡散微粒子および着色材の合計質量）に対して、５〜４０質量％、好ましくは１０〜３０質量％程度である。
【００２３】
また、光拡散層６１および着色層６２に含有される着色材としては、光を吸収するものであれば特に制限なく使用することができ、例えば、黒色の染料や顔料、カーボンブラック等を好適に使用することができる。
【００２４】
次に、光拡散層６１および着色層６２の各層の着色材含有量および厚さについて説明する。光拡散層の厚みは、５０〜１０００μｍの範囲であることが好ましく、２００〜６００μｍの範囲であることがより好ましい。光拡散層の厚みが５０μｍ未満であると、光拡散効果が十分に得られないおそれがあるからであり、また１０００μｍを超えると透過型スクリーンに映し出される映像がぼやけてしまい、解像性に劣る映像となってしまうおそれがある。したがって、光拡散層の着色材の含有量は、上記（２）より、光拡散層全体の質量（即ち、透明樹脂、光拡散微粒子および着色材の合計質量）に対して、３〜５質量％の範囲となる。好ましい着色材の含有量は３．５〜４．５質量％である。
【００２５】
また、着色層６２の厚みは、特に制限はないが共押出成形する際の工程上の問題から１０〜２００μｍ程度であることが好ましく、より好ましくは４０〜１００μｍである。したがって、着色層の着色材の含有量は、式（１）および式（２）より、着色層全体の質量（即ち、透明樹脂および着色材の合計質量）に対して２３〜３４質量％の範囲となる。好ましい着色材の含有量は２５〜３１質量％である。
【００２６】
＜着色光拡散シートの製造方法＞
本発明による着色光拡散シートは、共押出し成形装置を用いて、光拡散粒子および着色材を含む透明樹脂と、着色剤を含む透明樹脂とを板状に共押出しすることにより作製することができる。共押出成形は、溶融された２種以上の樹脂流をフィードブロックで積層し、共押出しダイから溶融押出しし、溶融樹脂積層シートを、引取りロールとした冷却ドラムに密着冷却固化させてキャストシートを得た後、必要に応じて延伸等を行うことにより、製造することができる。共押出ダイとしては、上記したようなフィードブロックタイプの他、マニフォールドで拡幅された樹脂流を口金ランド部で合流積層するマルチマニフォールドタイプのダイを使用してもよい。
【００２７】
（第２の実施形態）
＜透過型スクリーン＞
上記した着色光拡散シート６０は、映像光を投影するスクリーンに組み込んで使用することができる。このようなスクリーンとしては、背面から投影された映像光を透過させて表示する透過型スクリーンや観察者側から映像光を投影してスクリーン上で反射させて表示する反射型スクリーンが挙げられる。本発明の第２の実施形態においては、着色光拡散シート６０を組み込んだ透過型スクリーンについて説明する。図２は本実施形態に係る透過型スクリーンの模式的な斜視図であり、図３は本実施形態に係る透過型スクリーンの概略構成図であり、図４は図３のIV−IV線に沿って透過型スクリーンを切断したときの断面図である。図５は図３に示されるフレネルレンズシートの概略斜視図であり、図６は図３に示されるフレネルレンズシートを映像光出射側から見たときのフレネルレンズシートの平面図である。図７は本実施形態に係る他の態様のフレネルレンズシートを示す図であり、図８は図３に示される光制御シートの概略斜視図であり、図９は図８のIX−IX線に沿って光制御シートを切断したときの断面図である。
【００２８】
図２および図３に示される透過型スクリーン１０は、フレネルレンズシート２０と、フレネルレンズシート２０のフレネルレンズシート２０の映像光出射側に配置された光制御シート４５および着色光拡散シート６０を含む積層体３０と、を備えている。本実施形態においては、着色光拡散シート６０として、上記したような着色光拡散シートを用いる。なお、図２および図３に示される透過型スクリーンは、映像光が投影される面が曲面をなすように曲がったものであるが、当該面が平坦であってもよい。
【００２９】
上記の通り、図２および図３に示される透過型スクリーン１０は、三次元曲面をなすように曲がったものであるが、二次元曲面をなすように曲がったものであってもよい。ここで、本明細書において、「二次元曲面」とは単一の軸を中心として二次元的に曲がったもの、或いは、互いに平行な複数の軸を中心として異なる曲率で二次元的に曲がったものを意味し、また「三次元曲面」とは互い対して傾斜した複数の軸をそれぞれ中心として、部分的または全体的に曲がっていることを意味するものとする。曲率半径が２０００ｍｍ以下、好ましくは曲率半径が２５０ｍｍ以上１５００ｍｍ以下となる部分を有することができる。
【００３０】
本実施形態においては、図２に示すように、透過型スクリーン１０は、概ね、一方の対角線と平行で透過型スクリーン１０の背面側（映像光入射側）に位置する第１の軸Ａ１を中心とした方向ｄ１に曲がるとともに、他方の対角線と平行で透過型スクリーン１０の背面側（映像光入射側）に位置する第２の軸Ａ２を中心とした方向ｄ２にも曲がっている。この結果、透過型スクリーン１０は観察者側へ凸となるように曲がっており、透過型スクリーン１０の平面形状をなす矩形状の一対の対角線が交わる中央位置Ｐにおいて、透過型スクリーン１０の映像光出射面１０ａ（表示面）は観察者側に最も突出している。なお、図２に示される透過型スクリーン１０は、観察者側へ凸となるように曲がったものであるが、これに限らず、透過型スクリーンは、観察者側へ凹、すなわち背面側へ凸となるように曲がっていてもよく、また観察者側へ凸となるように曲がった部分と、背面側へ凸となるように曲がった部分とを組み合わせた形状となっていてもよい。
【００３１】
フレネルレンズシート
図３および図４に示されるフレネルレンズシート２０は、基部２１と、基部２１の表面に形成されたフレネルレンズ部２２を備えている。フレネルレンズ部２２は、映像光源（図示せず）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２２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、例えば正面方向Ｎへ進む平行光束に変換する。このようにフレネルレンズ部２２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面内ばらつきを効果的に緩和させることができる。
【００３２】
本実施形態では、図５および図６に示すように、フレネルレンズ部２２は、いわゆるサーキュラーフレネルレンズとして構成されている。ただし、これに限られず、いわゆるリニアフレネルレンズとして構成されていてもよい。リニアフレネルレンズでは、複数の単位レンズの各々が直線状に延び、且つ、複数の単位レンズがその長手方向と交差する配列方向に配列されるようになる。
【００３３】
フレネルレンズ部２２は、図７に示されるようにフレネルレンズシート２０のフレネルレンズ部形成面２０ａの中心Ｏ１に対して偏心した位置に光学中心Ｏ２を有することが好ましい。具体的には、フレネルレンズ部２２は、光学中心Ｏ２を中心とする同心円弧状または同心円状の複数の単位プリズム２３から構成されている。
【００３４】
上記「フレネルレンズ部形成面」とは、フレネルレンズシートにおけるフレネルレンズ部が形成されている面であり、フレネルレンズシートが屈折型のフレネルレンズシートの場合には、フレネルレンズ部形成面は映像光出射側に位置し、フレネルレンズシートが後述する全反射型のフレネルレンズシートの場合には、フレネルレンズ部形成面は映像光入射側に位置している。
【００３５】
図６に示されるフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ２は、フレネルレンズシート２０から外れた位置に存在する。例えば、映像光源（図示せず）が透過型スクリーン１０よりも下方に配置される場合には、光学中心Ｏ２は、フレネルレンズシート２０外であってフレネルレンズ部形成面２０ａの中心Ｏ１に対して透過型スクリーン１０の縦方向下側の位置に存在する。なお、上記では、光学中心Ｏ２は、フレネルレンズシート２０から外れた位置に存在しているが、フレネルレンズシート２０内に存在していてもよい。
【００３６】
ここで、本明細書においては、透過型スクリーン１０の「縦方向」とは、観察者が透過型スクリーン１０を正面から見たとき、観察者の上下方向を意味するものとし、また透過型スクリーン１０の「横方向」とは、観察者が透過型スクリーン１０を正面から見たとき、観察者の左右方向を意味するものとする。
【００３７】
このように光学中心Ｏ２が偏心したフレネルレンズ部２２を形成することにより、フレネルレンズシート２０と映像光源との距離を短くした場合であっても、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、例えば図２に示される正面方向Ｎへ進む平行光束に変換することができる。本実施形態では、光学中心Ｏ２がフレネルレンズ部形成面２０ａの中心Ｏ１に対して偏心したフレネルレンズ部２２を用いているが、光学中心がフレネルレンズ部形成面の中心に対して偏心していないフレネルレンズ部を用いることも可能である。
【００３８】
また、本実施形態におけるフレネルレンズシート２０は、いわゆる屈折型のフレネルレンズであるが、これに限られず、全反射型のフレネルレンズシートを用いることも可能である。
【００３９】
図７に示されるように、全反射型のフレネルレンズシート２４は、入射する映像光を屈折させる屈折面２５ａと、屈折面２５ａで屈折された映像光の少なくとも一部を全反射させて、映像光出射側に向ける全反射面２５ｂとを有する複数の単位プリズム２５を備えたものである。全反射型のフレネルレンズシート２４を用いた場合には、さらに映像光源とフレネルレンズシート２４との距離を縮めることができるので、より薄型の背面投射型表示装置を提供することができる。
【００４０】
また、図３〜図５に示されるようにフレネルレンズシート２０は、基部２１よりも映像光入射側にフレネルレンズシート２０を補強するための入射側透明基材２６を有していてもよい。入射側透明基材２６と基部２１は、粘着剤や紫外線硬化型接着剤のような接着剤等からなる接合層（図示せず）を介して互いに接合されている。
【００４１】
入射側透明基材２６は、フレネルレンズシート２０と同様に、曲面をなすように曲がったものである。入射側透明基材２６としては、例えばアクリル樹脂、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からなる基材が挙げられる。
【００４２】
入射側透明基材２６の厚みは、１．０〜４．０ｍｍであることが好ましく、１．５〜２．０ｍｍであることがより好ましい。入射側透明基材２６の厚みが１．０ｍｍ未満であると、補強部材としての機能を十分に果たすことができないおそれがあるからであり、また４．０ｍｍを超えると、次に説明する理由から二重像が観察者に認識されやすくなるからである。すなわち、フレネルレンズシートの厚みが厚い場合には、フレネルレンズシートの厚みが薄い場合に比べてフレネルレンズシートから出射される映像光と迷光との距離が大きくなり、この距離が大きくなると、観察者に二重像として認識されやすくなる。したがって、フレネルレンズシート２０が同じ厚さであったとしても、入射側透明基材２６の厚さが厚い場合には、観察者に二重像が認識されやすくなる。
【００４３】
光制御シート
光制御シート４５は、上記したフレネルレンズシート２０の映像光出射側（観察者側）に配置されている。光制御シート４５は、図３、図８および図９に示されるように光制御シート４５は、基部４６と、基材部４６上に形成された入射した映像光を透過する複数の単位光透過部４７と、外光を吸収する複数の単位光吸収部４８とを備えている。
【００４４】
基部４６は、図９に示されるように光制御シート４５の映像光入射面４５ａを構成するものである。単位光透過部４７および単位光吸収部４８は、図９に示されるようにそれぞれ光制御シート４５の映像光出射面４５ｂを構成するものであり、映像光出射面４５ｂに沿って配置されている。また、単位光透過部４７および単位光吸収部４８は、図８に示されるように透過型スクリーン１０の横方向に延在しており、透過型スクリーン１０の縦方向に交互に配置されている。
【００４５】
また、光制御シート４５とフレネルレンズシート２０との配置関係においては、単位光透過部４７および単位光吸収部４８は、フレネルレンズ部形成面２０ａの中心Ｏ１とフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ２とを結ぶ方向と略平行でありかつ映像光出射面４５ａに沿った第１の方向に交互に並べて配置されている。この場合、単位光透過部４７および単位光吸収部４８は、第１の方向と略直交しかつ映像光出射面４５ａに沿った第２の方向に延在している。ここで、図２等においては、「第１の方向」と「縦方向」および「第２の方向」と「横方向」が一致しているが、「第１の方向」と「第２の方向」は光制御シート４５とフレネルレンズシート２０との配置関係を表すためのものであり、必ずしも「第１の方向」と「縦方向」および「第２の方向」と「横方向」は一致していなくともよい。
【００４６】
基部４６は、単位光透過部４７や単位光吸収部４８を形成するためのベースとなる層である。基部４６としては、透明樹脂フィルム、透明樹脂板、透明樹脂シートや透明ガラスを用いることができる。透明樹脂フィルムとしては、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系フィルム、ジアセチルセルロースフィルム、アセテートブチレートセルロースフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、（メタ）アクリルロニトリルフィルム等を好適に使用できるが、これらの中でも、ポリエステル系フィルムが好ましく用いられる。ポリエステル系フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートの他、ポリブチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等が挙げられる。
【００４７】
単位光透過部４７は、光制御シート４５の厚さ方向の断面形状が略台形となっているものが好ましい。この台形は、映像光出射面４５ｂが上底、映像光入射側が上底より長さが長い下底とするものである。
【００４８】
単位光透過部４７は、映像光を透過する光透過性樹脂で構成されている。この光透過性樹脂としては、例えばウレタンアクリレート等の電離放射線硬化型樹脂の硬化物が挙げられる。
【００４９】
単位光吸収部４８は、単位光吸収部４８が隣り合う単位光透過部４７により形成される、断面形状がＶ字状の溝または断面形状が台形状の溝に形成されていることが好ましい。すなわち、断面形状がＶ字状の溝の場合には、単位光吸収部４８は光制御シート４５の厚さ方向の断面形状が映像光出射面４５ｂを底辺とする略三角形となっており、断面形状が台形状の溝の場合には、光制御シート４５の映像光入射側を上底としかつ光制御シート４５の映像光出射面４５ｂを下底とするものである。ここで、「下底」の長さは「上底」の長さより長いものとする。
【００５０】
単位光吸収部４８は、透明樹脂に光吸収材等を含有させたものから構成することが可能である。透明樹脂は、単位光透過部４７を構成する透明樹脂の屈折率より小さい屈折率を有する材料により構成されていることが好ましい。また、透明樹脂として用いられるものも特に限定されることはないが、例えば、電子線、紫外線等の電離放射線により硬化する特徴を有する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の電離放射線硬化型樹脂の硬化物が挙げられる。
【００５１】
光吸収材は、可視光である外光や迷光を吸収する機能を有すればよく、光吸収材としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等、顔料または染料、顔料または染料で着色された樹脂粒子等が挙げられる。
【００５２】
光吸収材が顔料または染料で着色された樹脂粒子である場合、樹脂粒子としては、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等のプラスチックビーズが挙げられる、これらの中でもアクリルビーズが好ましい。
【００５３】
フレネルレンズシート２０と光制御シート４５との間には、図３および図４に示されるように、接合層４０を介して透明基材３５が設けられていてもよい。透明基材３５は、透過型スクリーン１０の剛性を高めるものである。また、接合層は、フレネルレンズシート２０と光制御シート４５とを貼り合わせるものであり、粘着剤または紫外線硬化型接着剤のような接着剤を使用することができる。ここで、入射側透明基材２６の厚みを厚くして、透過型スクリーン１０の剛性を高めることも可能であるが、入射側透明基材２６の厚みを厚くした場合には観察者に二重像が認識されやすくなる。したがって、入射側透明基材２６の厚みを厚くして透過型スクリーン１０の剛性を高めるよりも透明基材３５を配置して透過型スクリーン１０の剛性を高めた方が、観察者に二重像が認識されにくくなるので、効果的である。また、透明基材３５を配置することにより透過型スクリーン１０の剛性を高めることができるので、入射側透明基材２６の厚みをより薄くすることができ、二重像がさらに認識されにくくなる。
【００５４】
透明基材３５の厚みは、１．５ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。透明基材３５の厚みが１．５ｍｍ未満であると、透過型スクリーン１０の剛性を高めるという機能を十分に果たすことができないおそれがあるからである。
【００５５】
透明基材３５としては、例えばアクリル樹脂、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からなる基材が挙げられる。
【００５６】
表面層
表面層６５は、着色光拡散シート６０より観察面側に設けられる層であり、ハードコート機能、防眩機能、反射防止機能、帯電防止機能、紫外線吸収機能および防汚機能の少なくともいずれかの機能を有する層である。本実施形態では、表面層６５は、ハードコート機能を有する層（ハードコート層）となっている。ハードコート層は、透明性を有し、ＪＩＳＫ５６００−５−４（１９９４）で規定される鉛筆硬度試験で「ＨＢ」以上の硬度を示すものである。
【００５７】
上記したような映像光投影面が曲面をなすように曲がった透過型スクリーンを製造するには、公知の方法により透過型スクリーンを作製した後、透過型スクリーンを構成する樹脂（例えば透明樹脂）のガラス転移温度以上の温度、例えば６０〜２５０℃、好ましくは８０〜２００℃に加熱して樹脂を軟化させ、所定の曲面形状を有した型面に、例えば押圧部材を用いて透過型スクリーンを押し付け、あるいは、気体圧力を用いた加圧により、非接触で透過型スクリーンを押し付けることにより製造することができる。曲面成形中、好ましくは、透過型スクリーンと型面との間の雰囲気が減圧した状態に保たれ、より好ましくは概ね真空状態に保たれる。これにより透過型スクリーンを曲面成形できる。また、曲面成形した後に、透過型スクリーンの表面に表面層６５を形成してもよい。これにより表面層６５の割れを防止することができる。例えば、曲面成形された透過型スクリーン１０の着色光拡散シート６０の表面に、電離放射線硬化型樹脂を含むハードコート層用組成物を塗布し、乾燥させ、紫外線等の電離放射線により硬化させることにより表面層を形成することができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
＜背面投射型表示装置＞
透過型スクリーン１０は、背面投射型表示装置に組み込んで使用することができる。このような背面投射型表示装置としては、例えば、車載用や船舶用の背面投射型表示装置等が挙げられる。
【００５９】
以下、透過型スクリーン１０を組み込んだ背面投射型表示装置について説明する。図１０は、本発明の第３本実施形態に係る背面投射型表示装置の模式的な断面図である。図１０に示されるように背面投射型表示装置７０は、例えば、透過型スクリーン１０、透過型スクリーン１０を支持する例えば筐体のようなスクリーン支持体７１、および透過型スクリーン１０に映像光を投射する映像光源７２を備えている。
【００６０】
本実施形態では、透過型スクリーン１０は、透過型スクリーン１０が縦方向となるようにスクリーン支持体７１に支持されている。とりわけ、透過型スクリーン１０の映像光出射面１０ａのうちの最も観察者側に突出した位置（本実施形態では、透過型スクリーン１０の中央位置Ｐに相当）における法線方向に直交する面（すなわち、最も観察者側に突出した位置での接面）が、略鉛直方向と平行となっている。
【００６１】
映像光源７２は、透過型スクリーン１０の背面側に配置されている。図１０に示される映像光源７２は、透過型スクリーン１０よりも下方に配置されており、ミラー等を使用せずに透過型スクリーン１０に対し映像光を投射するように構成されている。なお、ミラー等を介して透過型スクリーン１０に映像光を投射してもよい。
【００６２】
この場合、透過型スクリーン１０は、単位光透過部４７および単位光吸収部４８の延在方向が横方向となり、かつフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ２がフレネルレンズ部形成面２０ａの中心Ｏ１より縦方向下側となるように配置されている。
【００６３】
なお、図１０においては、映像光源７２が透過型スクリーン１０より下方に配置されているが、映像光源７２は透過型スクリーン１０よりも上方に配置されていてもよい。この場合、透過型スクリーン１０は、単位光透過部４７および単位光吸収部４８の延在方向が横方向となり、かつフレネルレンズ部２２の光学中心Ｏ２がフレネルレンズ部形成面２０ａの中心Ｏ１より縦方向上側となるように配置される。
【００６４】
映像光源７２は、照射領域がしだいに広がっていく発散光束（拡大投影された光束）として透過型スクリーン１０の映像光入射面１０ｂの全域に映像光を照射する。このような映像光源７２としては、公知の光源、例えばＬＥＤやレーザを利用したピコプロジェクタ等の小型の光源が挙げられる。
【００６５】
このような背面投射型表示装置７０においては、映像光源７２から映像光が発せられると、図１０に示されるように映像光は、発散光束として、透過型スクリーン１０の映像光入射面１０ｂの全域に投射される。そして、図４に示されるように透過型スクリーン１０の映像光入射面１０ｂに投射された映像光Ｌ１は、入射側透明基材２６を透過して、フレネルレンズシート２０に入射する。そして、フレネルレンズ部２２によって、映像光Ｌ１は正面方向Ｎに向く光に変換される。正面方向Ｎに向く光となった映像光Ｌ１は、透明基材３５を介して光制御シート４５に入射し、単位光透過部４７を介して光制御シート４５から出射する。光制御シート４５から出射した映像光Ｌ１は、着色光拡散シート６０の光拡散層６１で拡散されて、着色層６２および表面層６５を介して、透過型スクリーン１０の映像光出射面１０ａから出射する。このような背面投射型表示装置７０においては、映像光は、フレネルレンズシート２０によっていったん正面方向Ｎに向く光に変換された後に光拡散層６１で拡散されるので、各方向から表示された映像を観察した場合、明るさの面内ばらつきが緩和された高品質の映像を提供できる。
【００６６】
また、映像光のみならず、図４に示されるように迷光Ｌ２もフレネルレンズシート２０から出射し、光制御シート４５に入射するが、迷光Ｌ２は正面方向Ｎに向く略平行な光とはなっていないので、迷光Ｌ２は単位光吸収部４８で吸収される。さらに、図４に示されるように観察者側から入射する外光Ｌ３は、着色光拡散シート６０の着色層６２により吸収される。なお、外光は、着色層６２のみならず、光制御シート４５の単位光吸収部４８によっても吸収される。
【００６７】
本実施形態によれば、透過型スクリーン１０が曲面をなすように曲がっているので、意匠性を向上させることができる。
【００６８】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態においては、透過型スクリーンを、タッチパネル機能を有する背面投射型表示装置に組み込んだ例について説明する。図１１は本実施形態に係るタッチパネル機能を有する背面投射型表示装置の模式的な断面図であり、図１２は本実施形態に係るタッチパネル機能を有する背面投射型表示装置を上方から見た図である。なお、図１１および図１２中において、第３の実施形態と同様の符号を付している部材等は、第３の実施形態で説明した部材等と同様のものであるので、説明を省略する。
【００６９】
図１１に示されるように背面投射型表示装置９０は、例えば、透過型スクリーン１０、筐体のような透過型スクリーン１０を支持するスクリーン支持体７１、透過型スクリーン１０に映像光を投射する映像光源７２を備えている。さらに、この背面投射型表示装置９０は、図１１および図１２に示されるように、透過型スクリーン１０に赤外光を投射する赤外光源９１と、赤外光を検出可能なＣＣＤカメラ等の赤外光検出器９２等を備えている。赤外光源９１および赤外光検出器９２は透過型スクリーン１０の背面側に配置されている。
【００７０】
赤外光源９１から発せられた赤外光は、透過型スクリーン１０を透過する。これにより、透過型スクリーン１０に例えば指や専用のペン等が触れた場合には、赤外光は指等により反射されるので、赤外光検出器９２で指の位置情報を検出することができる。これにより、タッチパネル機能を実現することができる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【実施例】
【００７２】
本発明を詳細に説明するために、以下に実施例を挙げて説明するが、本発明がこれら実施例に限定されて解釈されるものではない。
【００７３】
＜着色光拡散シートの作製＞
例１（従来の光拡散層および着色層）
光拡散層形成用の樹脂組成物として、屈折率が１．６０のポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）７７質量部に、光拡散粒子として屈折率が屈折率１．５５０および平均粒径８μｍのアクリル系ビーズを２３質量部の割合で添加したものを用いた。また、着色層形成用の樹脂組成物として、屈折率が１．６０のＰＣ樹脂４６質量部と着色材としてカーボンブラックを５５質量部の割合で添加したものを用いた。
【００７４】
上記した二種の樹脂組成物を、フィードブロックダイを備えた共押出機を用いてシート状に押し出して溶融樹脂積層シートとし、それを冷却ドラムによって冷却固化させてキャストシートとした。なお、フィードブロックダイへの樹脂組成物の供給量を調整することにより、延伸後の着色光拡散シートの光拡散層と着色層の厚みが、それぞれ４００μｍおよび６０μｍとなるようにした。次いで、得られたキャストシートを２軸延伸機により延伸して着色光拡散シートを得た。
【００７５】
例２〜７
光拡散層形成用の樹脂組成物中のポリカーボネート樹脂、光拡散粒子、および着色材の配合量を下記の表１に従って変更し、また、着色層形成用の樹脂組成物中のＰＣ樹脂および着色材の配合量を下記の表１に従って変更した以外は例１と同様にして、着色光拡散シートを得た。
【００７６】
得られた着色光拡散シートを目視によって表面外観を確認した。評価結果は下記表１に示される通りであった。
【００７７】
【表１】
2015069112.tif 000003
【符号の説明】
【００７８】
１０    透過型スクリーン
２０    フレネルレンズシート
４５    光制御シート
６０    着色光拡散シート
６１    光拡散層
６２    着色層
６５    表面層
７０、９０  背面投射型表示装置
７１    スクリーン支持体
７２    映像光源
９１    赤外光源
９２    赤外光検出器
【図１】
2015069112.tif 000004
【図２】
2015069112.tif 000005
【図３】
2015069112.tif 000006
【図４】
2015069112.tif 000007
【図５】
2015069112.tif 000008
【図６】
2015069112.tif 000009
【図７】
2015069112.tif 000010
【図８】
2015069112.tif 000011
【図９】
2015069112.tif 000012
【図１０】
2015069112.tif 000013
【図１１】
2015069112.tif 000014
【図１２】
2015069112.tif 000015