(57)【要約】【課題】表示装置のコストの上昇を抑えつつ、表示装置を薄型化することの可能な光学シートを提供する。【解決手段】基材シート２１の主面上にミラーアレイ２２を備える。ミラーアレイ２２は複数の傾斜面が格子状に配列された凹凸シート２３の表面に反射膜２４が形成されたものであり、反射膜２４は凹凸シート２３の傾斜面に対応して反射面２４Ａを有する。各反射面２４Ａは、基材シート２１の主平面の法線とは異なる方向から斜入射された発散光線束（投射部１０からの入射光）を反射してほぼ平行光線束化すると共に、この平行光線束化された光を表示部３０の裏面に互いに等しい角度（ほぼ垂直）で入射させることの可能な角度θｉ（０°≦θｉ＜９０°、ｉは１以上反射面２４Ａの総数以下）で主平面と対向配置されている。【選択図】図２
2008026592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主平面上に、前記主平面の法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束を反射して平行光線束化する複数の反射面を有するミラーアレイを備える
ことを特徴とする光学シート。
【請求項２】
前記各反射面の前記主平面と交差する角度は、前記主平面の外縁以外の部分から遠ざかるにつれて大きくなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記各反射面の前記主平面と交差する角度は、前記主平面の外縁の一部から遠ざかるにつれて大きくなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項４】
前記各反射面は、前記主平面上に格子状に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項５】
前記各反射面は、金属膜または誘電体多層膜により形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項６】
前記各反射面は、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの合金により形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の光学シート。
【請求項７】
前記各反射面の表面に、可視光領域において透明な材料からなる保護膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学シート。
【請求項８】
前記保護膜は、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ａｌ2 Ｏ3 またはＳｉＯ2 により形成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の光学シート。
【請求項９】
前記保護膜は、導電体により形成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の光学シート。
【請求項１０】
未硬化の硬化型樹脂を複数の傾斜面を有する母型に流し込むと共に、前記母型に流し込まれた硬化型樹脂に基材シートを密着させる工程と、
前記母型に流し込まれた硬化型樹脂を硬化させて成形加工する工程と、
成形された前記硬化型樹脂を前記基材シートと共に前記母型から剥がす工程と、
前記母型から剥がされた硬化型樹脂の表面に反射膜を形成することにより、前記基材シートの法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束を反射して平行光線束化することの可能なミラーアレイを形成する工程と
を含むことを特徴とする光学シートの製造方法。
【請求項１１】
前記母型の各傾斜面は、格子状に配置されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の光学シートの製造方法。
【請求項１２】
前記母型の各傾斜面は、レーザ加工により形成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の光学シートの製造方法。
【請求項１３】
筐体内に、画像情報を含む投射光を出力する投射部と、前記投射部からの投射光を反射する光学シートと、前記光学シートからの反射光に含まれる画像情報に基づいて画像を表示する表示部とを備え、
前記光学シートは、主平面上に、前記主平面の法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束を反射して平行光線束化する複数の反射面を含むミラーアレイを有する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
前記ミラーアレイからの反射光は、前記表示部に対して互いに等しい角度で入射する
ことを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に複数の傾斜面を有する光学シートおよびその製造方法、ならびにその光学シートを内蔵する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置の大型化のニーズが高まっており、高画質で安価な背面投射型の表示装置に対して注目が集まっている。この表示装置１００は、例えば、図１８に示したように、投射部１１０、背面ミラー１２０および表示部１３０を備えたものである。
【０００３】
投射部１１０は、例えば、高圧水銀ランプなどの光源と、液晶パネルやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスなどの、透過型または反射型の光学素子とを有しており、光源からの光を光学素子を用いて変調することにより画像情報を含む光を生成し、背面ミラー１２０に投射するようになっている。背面ミラー１２０は、例えば、基材シートの表面にＡｇなどの金属膜が形成されたものであり、投射部１１０からの光を表示部１３０の裏面側に反射するようになっている。表示部１３０は、例えば、フレネルレンズおよびレンチキュラーレンズを投射部１１０側からこの順に配置して構成したものであり、背面ミラー１２０からの光を観察者に向けてほぼ平行光化し、その平行光化した光を屈折させて視野角を拡大することにより画像を表示するようになっている。
【０００４】
この表示装置１００では、投射部１１０により画像情報を含む光が生成され背面ミラー１２０に投射されると、その光は背面ミラー１２０で反射されて表示部１３０の裏面に入射し、その入射光に含まれる画像情報に基づいて表示部１３０に画像が表示される。このように、この表示装置１００では、背面ミラー１２０で光路を折り返すことにより、背面ミラー１２０と投射部１１０との距離だけ表示装置１００の奥行きを薄くしている。
【０００５】
この表示装置１００は、上記したように高画質で安価な画像を大画面で得ることができるという利点を有している一方で、主に３つの欠点を有していた。具体的には、視野角が狭く、光源の点灯・消灯時間が長い上に寿命が短く、背面ミラー１２０で光路を折り返してもなお表示装置１００の奥行きが厚い、という欠点があった。
【０００６】
しかし、近年、視野角については、レンチキュラーレンズとしてシリンドリカルレンズに代わってフライアイレンズが用いられるようになったので、水平方向および垂直方向の双方の視野角を制御できるようになり、これにより双方の視野角を拡大することができるようになった。また、光源については、高圧水銀ランプの代わりにＬＥＤ（Light Emitting Diode）やレーザ（Laser Diode)が利用され始めたので、高電圧発生装置が必要なくなり、電源投入直後から明るく、短期間での交換も必要なくなり、さらに、色再現範囲が広くなった。
【０００７】
また、奥行きに関しては、例えば、背面ミラー１２０を表示部１３０に近づけることにより、より薄くすることが可能である。しかし、背面ミラー１２０を表示部１３０に近づけるにつれて投射部１１０の位置が背面ミラー１２０と表示部１３０との間隙側に変位するので、図１９に示したように、背面ミラー１２０を表示部１３０にあまり近づけると、投射部１１０の影が表示部１３０に投影されてしまう。そのため、投射部１１０の影が表示部１３０に投影されない限度でしか薄くすることができない。
【０００８】
奥行きをさらに薄くするためにはオフアクシス光学系を用いることが必要となるが、短い投射距離でこれを実現するためには広角投射系を用いることが必要となる。この場合には、例えば、図２０に示したように、投射部１１０と背面ミラー１２０との間に非球面ミラー１５０を用いたり、図２１または特許文献１に示したように、背面ミラー１２０の代わりに超広角投射系１６０を用いると共に、表示部１３０として特殊なものを用いることが必要となる。従来の表示部１３０は、画像光軸を観察者側に向けるためにフレネルレンズにより屈折させていたが、図２１に示したような斜め投射光学系の表示装置では、非球面ミラー１５０からの光が非常に急な角度で投射されるので、この光軸を観察者側に向けるために、全反射型のフレネルレンズや、全反射および屈折の両者を利用したハイブリッドタイプのフレネルレンズなどが表示部１３０に用いられていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１４９７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来は、非球面ミラー、超広角投射系、全反射型またはハイブリッドタイプのフレネルレンズなどを用いて表示装置の薄型化が進められていたが、これらの部品は製造技術的に難易度の高いものであり、部品コストが高くなるという問題があった。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、表示装置のコストの上昇を抑えつつ、表示装置を薄型化することの可能な光学シートおよびその製造方法、ならびにその光学シートを内蔵する表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光学シートは、主平面上に、主平面の法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束を反射して平行光線束化する複数の反射面を有するミラーアレイを備えたものである。本発明の表示装置は、筐体内に、画像情報を含む投射光を出力する投射部と、投射部からの投射光を反射する上記光学シートと、この光学シートからの反射光に含まれる画像情報に基づいて画像を表示する表示部とを備えたものである。
【００１３】
本発明の光学シートおよび表示装置では、ミラーアレイに形成された複数の反射面によって、主平面の法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束が反射されると共に平行光線束化される。
【００１４】
本発明の光学シートの製造方法は、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の工程を含むものである。
（Ａ）未硬化の硬化型樹脂を複数の傾斜面を有する母型に流し込むと共に、母型に流し込まれた硬化型樹脂に基材シートを密着させる工程
（Ｂ）母型に流し込まれた硬化型樹脂を硬化させて成形加工する工程
（Ｃ）成形された硬化型樹脂を基材シートと共に母型から剥がす工程
（Ｄ）母型から剥がされた硬化型樹脂の表面に反射膜を形成することにより、基材シートの法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束を反射して平行光線束化することの可能なミラーアレイを形成する工程
【００１５】
本発明の光学シートの製造方法では、複数の傾斜面を有する母型に未硬化の硬化型樹脂を流し込み、その硬化型樹脂を硬化させて成形加工したのち、その成形加工した硬化型樹脂の表面に反射膜を形成することにより、ミラーアレイが形成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学シートおよび表示装置によれば、ミラーアレイに形成された複数の反射面によって、主平面の法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束を反射して平行光線束化するようにしたので、光学シートに対して反射機能の他に、平行光線束化する機能を持たせることができる。これにより、従来より用いてきた背面ミラーとフレネルレンズとを一体化することができるので、部品点数を削減することができ、表示装置のコストを下げることができる。また、超広角レンズおよび非球面ミラーのような光学部品を用いた場合と同様、表示装置を薄型化することができる。
【００１７】
ここで、ミラーアレイは上記したように単に複数の反射面を有するものであり、フレネルレンズと同様、汎用的な方法を用いて製造することが可能なものである。そのため、ミラーアレイの製造に際して、超広角レンズおよび非球面ミラーなどに要求される極めて高度な製造技術を用いる必要はない。従って、ミラーアレイを設けるために要するコストは、フレネルレンズを設けるために要するコストと同等である。
【００１８】
以上のことから、本発明の光学シートおよび表示装置では、表示装置のコストの上昇を抑えつつ、表示装置を薄型化することができる。
【００１９】
本発明の光学シートの製造方法によれば、複数の傾斜面を有する母型に未硬化の硬化型樹脂を流し込み、その硬化型樹脂を硬化させて成形加工したのち、その成形加工した硬化型樹脂の表面に反射膜を形成することにより、ミラーアレイを形成するようにしたので、超広角レンズおよび非球面ミラーなどに要求される極めて高度な製造技術を用いる必要はない。従って、ミラーアレイを設けるために要するコストは、フレネルレンズを設けるために要するコストと同等である。
【００２０】
また、これにより、光学シートに対して反射機能の他に、平行光線束化する機能を持たせているので、従来より用いてきた背面ミラーとフレネルレンズとを一体化することができる。これにより、部品点数を削減することができ、表示装置のコストを下げることができる。また、超広角レンズおよび非球面ミラーのような光学部品を用いた場合と同様、表示装置を薄型化することができる。
【００２１】
以上のことから、本発明の光学シートの製造方法では、表示装置のコストの上昇を抑えつつ、表示装置を薄型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る光学シート２０およびそれを備えた表示装置１の側面構成（Ｘ軸方向から見た平面構成）を表すものである。図２は、図１の光学シート２０を拡大して表すものである。図３（Ａ）は光学シート２０の平面構成を、図３（Ｂ）は光学シート２０の側面構成（Ｘ軸方向から見た平面構成）を、図３（Ｃ）は、光学シート２０の側面構成（Ｙ軸方向から見た平面構成）をそれぞれ表すものである。なお、図１および図２の点線は光路を示している。
【００２４】
この表示装置１はスクリーンの後ろからプロジェクタを使って画像を映し出す背面投射型の表示装置である。この表示装置１は、プロジェクタとして投射部１０および光学シート２０を備え、スクリーンとして表示部３０を備えている。
【００２５】
投射部１０は照明部および変調部からなる。
【００２６】
照明部は、例えば、光源と、この光源の周囲に配されたランプリフレクタとを有している。光源は、例えば、高圧水銀ランプや、発光ダイオード、レーザなどからなる。ランプリフレクタは、その一部が変調部に向けて開放された放物面を有しており、光源からの射出光の一部を、変調部の方向へ反射する機能を有している。上記の光源は、ランプリフレクタの放物面の焦点に配置されており、これにより、光源からの射出光を効率的に利用できるようになっている。
【００２７】
また、変調部は、反射型の光学素子、例えば、反射型の液晶パネルや、ＤＬＰ（ディーエルピー）、ＧｘＬ（ジーバイエル：ソニー（株）の登録商標）などのＭＥＭＳデバイスなどからなり、照明部からの射出光を画像情報に応じて反射し変調すると共に、その変調光を光学シート２０に斜入射させるようになっている。なお、変調部を照明部と投影光学系２０との間に配置したり、変調部の裏面側に反射ミラーを設けるなど、変調部を透過した光を投影光学系２０側に導く光学系となっている場合には、変調部を透過型の光学素子により構成することも可能である。
【００２８】
光学シート２０は、基材シート２１の主面上にミラーアレイ２２が形成されたものである。
【００２９】
基材シート２１は、公知の高分子フィルム、具体的には、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド、アラミド、ポリエチレン、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、トリアセチルセルロース、ポリスルフォン、ポリプ、ジアセチルセルロース、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、環状オレフィン系樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などにより構成されている。
【００３０】
ミラーアレイ２２は、凹凸シート２３および反射膜２４を基材シート２１側からこの順に積層して構成したものである。
【００３１】
凹凸シート２３は、複数の傾斜面が格子状に配列されたものであり、例えば、紫外線、電子線、熱などにより硬化する硬化型樹脂により構成されている。ここで、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂としては、例えば、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、ポリオールアクリレート、ポリエーテルアクリレート、メラミンアクリレート等のアクリレート系樹脂などがある。なお、紫外線硬化型樹脂に対して、必要に応じて有機・無機フィラー、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤等が適宜添加されていてもよい。また、加熱により変形可能な熱可塑性樹脂としては、ポリアクリル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、環状オレフィン系樹脂などがある。このように凹凸シート２３の材料として熱可塑性樹脂を用いた場合には、凹凸シート２３および基材シート２１のそれぞれの材料を共通化することができるので、凹凸シート２３を基材シート２１と別体に設ける必要はなく、これらを一体的に形成することができる。なお、凹凸シート２３は、後述するように射出成形により形成されるので、母型から離型し易い材料により構成されていることが好ましい。
【００３２】
反射膜２４は、凹凸シート２３の表面に形成されており、凹凸シート２３の傾斜面に対応して反射面２４Ａを有している。つまり、反射面２４Ａは、凹凸シート２３の傾斜面と同様、反射膜２４の表面に格子状に配列されている。
【００３３】
各反射面２４Ａは、基材シート２１の主平面の法線とは異なる方向から斜入射された発散光線束（投射部１０からの入射光）を反射してほぼ平行光線束化すると共に、この平行光線束化された光を表示部３０の裏面に互いに等しい角度（図１，図２ではほぼ垂直）で入射させることの可能な角度θｉ（０°≦θｉ＜９０°、ｉは１以上反射面２４Ａの総数以下）で主平面と対向配置されている。つまり、ミラーアレイ２２は、反射機能の他に、平行光線束化する機能を兼ね備えている。
【００３４】
各反射面２４Ａの角度θｉは、基材シート２１の主平面と表示部３０の裏面とが互いに交差する角度をα（０°≦α＜９０°）とすると、発散光線束の個々の反射面２４Ａへの入射角βｉが角度（θｉ＋α）と等しくなるようにそれぞれ設定されている。
【００３５】
なお、図２には、基材シート２１の外縁以外の部分から基材シート２１の外縁に向かうにつれて反射面２４Ａの角度θｉが連続的に大きくなる形態が例示されているが、例えば、基材シート２１の外縁以外の部分から基材シート２１の外縁に向かうにつれて反射面２４Ａの角度θｉが断続的に大きくなるように構成してもよい。
【００３６】
また、図４に示したように、基材シート２１の外縁部分の一部（ミラーアレイ２２のうち光源１３に最も近い部分）から遠ざかるにつれて反射面２４Ａの角度θｉが連続的に大きくなるように構成したり、基材シート２１の外縁部分の一部から遠ざかるにつれて反射面２４Ａの角度θｉが断続的に大きくなるように構成してもよい。なお、このようにした場合には、図１の場合よりも角度αを小さくすることが可能となる。
【００３７】
反射膜２４は、金属膜または誘電体多層膜により構成されている。金属膜としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｃｒまたはこれらの合金などが挙げられるが、反射率を高くし、かつ波長依存性を少なくしたい場合には、Ａｌ、Ａｇまたはこれらの合金が好ましい。また、誘電体多層膜としては、例えば、高屈折率材からなる高屈折率層Ｈおよび低屈折率材からなる低屈折率層Ｌをλ/ ４（λは反射波長）の厚さで凹凸シート２３上に交互に積層すると共に最上層に高屈折率層Ｈを形成し、Ｈ（ＬＨ）q （ｑは自然数で積層回数を意味する）構成となっている。ここで、高屈折率材としては、例えばＣｅＯ2 やＴｉＯ2 などが、低屈折率材としてはＭｇＦ2 やＳｉＯ2 などがそれぞれ挙げられる。また、誘電体多層膜の反射率を高めるためには層数２ｑ＋１を大きくすればよく、反射波長帯域を広くするためには高屈折率材と低屈折率材との比を大きくとればよい。
【００３８】
なお、反射膜２４を金属膜で構成した場合には、金属膜を傷付けたり、水分などによって変質させるのを防止するために、金属膜の表面に保護膜（図示せず）を形成してもよい。この保護膜は、可視光領域の光を吸収しない材料、例えば、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ａｌ2 Ｏ3 またはＳｉＯ2 などの誘電体、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 化合物などの透明な導電体、または有機物などにより構成されていることが好ましい。なお、帯電により埃が付着する事を防ぐ必要がある場合には、保護膜を導電体により構成することが好ましい。
【００３９】
また、反射率を向上するために反射膜２４の表面に増反射膜（図示せず）を形成してもよい。この増反射膜は、高屈折率材からなる層および低屈折率材からなる層をλ/ ４の厚さで反射膜２４上に交互に積層した構造を有している。ここで、高屈折率材としては、例えばＺｎＳ、ＣｅＯ2 やＴｉＯ2 などが、低屈折率材としてはＭｇＦ2 やＳｉＯ2 などがそれぞれ挙げられる。
【００４０】
また、光学シート２２の剛性を高くするために、基材シート２１の裏面側に、ガラス板、アクリル板またはアクリルスチレン板などの支持板を貼り合わせてもよい。これら支持板は、接着剤や、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、多液混合系硬化剤などによって基材シート２１に張り合わせることが可能である。
【００４１】
なお、輝度ムラや歪曲を低減するために、図５に示したように、支持板２５を一軸方向（図５ではＺ軸方向）にだけ湾曲させて、基材シート２１の主面を曲面にしてもよい。
【００４２】
表示部３０は、レンチキュラーレンズにより構成されており、従来より表示部の一部を構成していたフレネルレンズを有していない。レンチキュラーレンズは、光学シート２２によってほぼ平行光線束化された光を屈折させて視野角を拡大するためのものであり、例えば、図６に示したように、基材３１上に半球状の複数のマイクロレンズ３２をアレイ状に配列して構成されている。ここで、各ミラーアレイ２２は、上記したように、反射機能の他に、平行光線束化する機能を兼ね備えていることから、本実施の形態では、フレネルレンズの機能を表示部３０の代わりに光学シート２２に持たせるようにしている。
【００４３】
次に、図７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、上記の光学シート２２の形成方法の一例について説明する。
【００４４】
まず、図７（Ａ）に示したように、未硬化の紫外線硬化型樹脂２５Ｄを、凹凸シート２３の形状を反転させた凹部２１０をアレイ状に有する母型２００に流し込んだのち、母型２００に流し込まれた紫外線硬化型樹脂２５Ｄに基材シート２１を密着させる。
【００４５】
次に、母型２００に流し込まれた紫外線硬化型樹脂２５Ｄに対して紫外線Ｌを照射することにより、紫外線硬化型樹脂２５Ｄを硬化させて成形加工する。これにより、図７（Ｂ）に示したように、格子状に配列された複数の傾斜面を有する凹凸シート２３が基材シート２１の主平面上に形成される。
【００４６】
次に、凹凸シート２３を基材シート２１と共に母型２００から剥がしたのち、図７（Ｃ）に示したように、母型２００から剥がされた凹凸シート２３の表面に反射膜２４を形成する。これにより、基材シート２１の主平面の法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束を反射して平行光線束化することの可能な複数の反射面２４Ａが格子状に形成される。この後、必要に応じて、反射膜２４の表面に保護膜を形成したり、基材シート２１の裏面側に支持板を形成してもよい。このようにして、本実施の形態の光学シート２０が形成される。
【００４７】
なお、光学シート２０の形成方法はこれに限られるものではなく、例えば、基材シート２１に母型２００を熱プレスすることにより凹凸シート２３を形成することも可能である。また、基材シート２１に溶融した樹脂を塗布し、その溶融した樹脂に対して母型２００をプレスし、その樹脂を冷却し硬化させることにより、凹凸シート２３を形成することも可能である。
【００４８】
ところで、母型２００の凹部２１０は、凹凸シート２３と同一形状の複数の傾斜面を基材３００の表面に格子状に形成したマスターを用いて形成される。このマスターの各傾斜面は、例えば、切削、電子ビーム描画、エキシマ露光機によるレジストへの形状付与、レーザー加工などにより作製することができる。電子ビーム描画では露光量を制御して中間露光を行うことにより連続階調ブレーズ化が可能である（H.Nishihara and T.Suhara, “Micro Fresnel lens”,Progress in Optics, vol.24, E.Wolf ed.,pp1-37）。エキシマ露光機によるレジストへの形状付与については、複数のフォトマスクを用いたマルチレベル露光ではプロセスチップの増大や合わせ精度の問題があるが、マスクの濃淡を変化させたグレースケールマスク（例えばキャニオンマテリアル製HEBS:High Energy Beam Sensitive ガラスマスク)(c.Wu.,“Method of making high energy beam sensitive glass ”, U.S.patent 5,078,771,Jan.1992)を利用することで５００階調以上のミラー形状形成が可能である。レーザー加工によるミラー形状形成に関しては、集光加工ではミラーアレイ作製に膨大な時間がかかるが、例えばエキシマレーザーや炭酸ガスレーザーを用いたマスクイメージング法によれば、大面積に高精細なミラーアレイを短時間で作製することができる。
【００４９】
図８に示したように、エキシマレーザ３１０を用いたマスクイメージング法では、例えば図９に示したような形状を有するＸ軸方向用のマスク３２１の一のパターン領域３２１Ａおよびレンズ３３０を用いて、基材３００の一の領域（図示せず）をＸ軸方向へドラッギング加工したのち、基材３００の他の領域がパターン領域３２１Ａとは開口形状の異なる他のパターン領域と対向するように基材３００を移動させ、そのパターン領域およびレンズ３３０を用いて、基材３００の他の領域をＸ軸方向へドラッギング加工する。これを全ての領域に対して行うことによりリニアフレネル形状が形成される。その後、例えば図１０に示したような形状を有するＹ軸方向用のマスク３２２の一のパターン領域３２２Ａおよびレンズ３３０を用いて、基材３００の一の領域をＹ軸方向へドラッギング加工したのち、上記と同様にして、基材３００の他の領域をＹ軸方向へドラッギング加工する。そして、これを全ての領域に対して行うことにより、基材３００の所定の領域に格子状に複数の傾斜面が形成される。
【００５０】
なお、図９および図１０では、マスク３２１、３２２には互いに開口形状の異なる多数のパターン領域が形成されており、一回のドラッギング加工で使用されるパターン領域はその多数のパターン領域の１つであるので、基材３００の個々の領域を加工するたびに、マスク３２１、３２２の位置合わせを行うことが必要となる。
【００５１】
また、図８では、エキシマレーザ３１０、マスク３２０およびレンズ３３０を固定した上で、基材３００を移動させることによりドラッギング加工を行う場合を例示していたが、図１１に示したように、基材３００を固定した上で、エキシマレーザ３１０、マスク３２０およびレンズ３３０を移動させることによりドラッギング加工を行うようにしてもよい。
【００５２】
なお、表示装置１の製造コスト削減を目的とし、表示装置１を薄型にする必要がない場合や比較的小サイズの表示装置用として用いる場合には、ミラーアレイ２２を従来のフレネルレンズを作製する際に用いる回転ステージ式の切削により作製する事も可能である。大画面表示装置や薄型表示装置など、フレネル中心の偏心量が大きい場合は、回転ステージ方式の切削加工の場合、非常に大型の回転ステージが必要となり、加工が事実上不可能となるため、上記のようなマスクイメージング法による２軸ドラッギング型レーザー加工が適している。なお、本手法によるフレネルレンズ型作製法を用いれば、従来の回転ステージ方式切削加工で不可能であった、偏心量の大きいフレネルレンズの作製も可能である。
【００５３】
次に、これをマスターとして、Ａｌ蒸着や無電解Ｎｉ処理を行って各傾斜面の表面を導電化処理したのち、それを種にしてＮｉ電鋳をすることにより凹部２１０を有する母型２００を作製することができる。なお、凹凸シート２３を母型２００から離型させ易くするために、凹部２１０の内面にＮｉ蒸着や、フッ素系材料またはシリコーン系材料のコーティング処理を行ってもよいし、フッ素を含有したＮｉ電鋳型をマスターを用いて作製してもよい。
【００５４】
本実施の形態の表示装置１では、投射部１０により画像情報を含む光が生成され光学シート２０に投射されると、その光は光学シート２０で反射され平行光線束化されると共に、表示部３０の裏面に互いに等しい角度（図１，図２ではほぼ垂直）で入射され、その入射光に含まれる画像情報に基づいて表示部３０に画像が表示される。
【００５５】
ところで、本実施の形態では、上記したように、基材シート２１上に、基材シート２１の主平面の法線方向とは異なる方向から入射した発散光線束を反射して平行光線束化すると共に、この平行光線束化された光を表示部３０の裏面に互いに等しい角度で入射させる反射面２４Ａを有するミラーアレイ２２を設け、光学シート２０に対して反射機能の他に、平行光線束化する機能を持たせるようにした。これにより、従来より用いてきた背面ミラーとフレネルレンズとを一体化することができる。その結果、部品点数を削減することができ、表示装置１のコストを下げることができる。また、超広角レンズおよび非球面ミラーのような光学部品を用いた場合と同様、表示装置１を薄型化することができる。
【００５６】
ここで、ミラーアレイ２２は、上記したように、複数の反射面２４Ａを格子状に配列したものであり、フレネルレンズと同様、汎用的な方法を用いて製造することが可能なものである。そのため、ミラーアレイ２２の製造に際して、超広角レンズおよび非球面ミラーなどに要求される極めて高度な製造技術を用いる必要はない。従って、基材シート２１上にミラーアレイ２２を設けるために要するコストは、フレネルレンズを設けるために要するコストと同等である。
【００５７】
以上のことから、本実施の形態の光学シート２２および表示装置１では、表示装置１のコストの上昇を抑えつつ、表示装置１を薄型化することができる。
【００５８】
次に、実施例に係る光学シート２２およびそれを備えた表示装置１について説明する。
【００５９】
［第１の実施例］
本実施例では、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いたマスクイメージング法を用いて、ポリカーボネート基材にピッチ６０μｍで格子状に凸部を加工した。そして、これをマスターとして、無電解Ｎｉ処理を行って凸部の表面を導電化処理したのち、Ｎｉ電鋳をとることにより凹部２１０を有する母型２００を作製した。
【００６０】
次に、作製した母型２００の凹部２１０内に紫外線硬化型樹脂２５Ｄとしてウレタンアクリル系の紫外線硬化型樹脂（東亞合成社製アロニックス）を流し込み、その上に、基材シート２１として厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡績社製Ａ４３００）を重ね、樹脂の厚さが均一になるようにゴムローラーで１ｋｇを加えながら余分な樹脂を掻き出した。
【００６１】
次に、基材シート２１上から１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射して、母型２００の凹部２１０内に流し込まれた紫外線硬化型樹脂２５Ｄを硬化し、基材シート２１上に格子状に配置された凹凸シート２３を得た。続いて、スパッタリング法により、凹凸シート２３の表面に反射膜２４として膜厚６０ｎｍのＡｌ金属膜を形成し、さらに保護膜２７として６０ｎｍのＳｉＯ2 膜を形成した。
【００６２】
次に、基材シート２１の裏面に、ラミネータを用いて膜厚４０μｍの粘着剤を貼合し、その後、厚さ８ｍｍの平面ガラス板に貼合した。このようにして、本実施例に係る光学シート２４を作製した。
【００６３】
このように、超広角レンズおよび非球面ミラーなどに要求される極めて高度な製造技術を用いることなく作製された光学シート２４を利用して表示装置１を構成し、その表示装置１を用いて画像を表示させると、図１８に記載されているような、超広角レンズや非球面ミラーが用いられていない従来の場合と比べて、厚さを１０ｃｍ低減しながら画歪みや輝度ムラの少ない画像を得る事ができた。
【００６４】
［第２の実施例］
本実施例の光学シート２４は、平面ガラス板の代わりに、一軸方向に反りのあるアクリル板を用いた点で上記実施例の構成と相違するが、その他の構成については上記実施例と共通する。
【００６５】
このように、一軸方向に反りのあるアクリル板を備えた光学シート２４を利用して表示装置１を構成し、その表示装置１を用いて画像を表示させると、図１８に記載されているような、超広角レンズや非球面ミラーが用いられていない従来の場合と比べて、厚さを１２ｃｍ低減しながら画歪みや輝度ムラの少ない画像を得る事ができた。つまり、上記実施例よりも表示装置１の奥行きを薄くすることができた。
【００６６】
上記した第１および第２の実施例では、基材シート２１上に設けられたミラーアレイ２２に対して反射機能の他に、平行光線束化する機能を持たせるようにしたので、従来より用いてきた背面ミラーとフレネルレンズとを一体化することができる。その結果、部品点数を削減することができ、表示装置１のコストを下げることができる。また、超広角レンズおよび非球面ミラーのような光学部品を用いた場合と同様、表示装置１を薄型化することができる。
【００６７】
また、ミラーアレイ２２の製造に際して、超広角レンズおよび非球面ミラーなどに要求される極めて高度な製造技術を用いる必要はないので、主平面上に複数のミラーアレイ２２を設けるために要するコストは、フレネルレンズを設けるために要するコストと同等である。
【００６８】
以上のことから、第１および第２の実施例の光学シート２２および表示装置１では、表示装置１のコストの上昇を抑えつつ、表示装置１を薄型化することができる。
【００６９】
以上、実施の形態およびその実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施の形態では、光学シート２０を投射部１０側の間隙を広くするように傾斜させて表示部３０と対向配置していたが、図１２に示したように、図１とは逆に、光学シート２０を投射部１０側の間隙を狭くするように傾斜させて表示部３０と対向配置してもよい。また、図１３に示したように、光学シート２０を表示部３０に対して正対させるようにしてもよい。なお、これらの場合には、図１４に示したように、反射ミラー４０を光学シート２０と表示部３０との間隙が狭い側に配置すると共に、投射部１０の光をその反射ミラー４０に投射し、反射ミラー４０で反射した光を光学シート２０に入射させるようにしてもよい。また、図１５に示したように、反射ミラー４０を光学シート２０と表示部３０との間隙が広い側に配置すると共に、投射部１０の光をその反射ミラー４０に投射し、反射ミラー４０で反射した光を光学シート２０に入射させるようにしてもよい。また、図１６に示したように、反射ミラー４０を光学シート２０の脇に設けると共に、投射部１０の光をその反射ミラー４０に投射し、反射ミラー４０で反射した光を光学シート２０に入射させるようにしてもよい。これにより、表示装置１の奥行きをさらに薄くすることが可能となる。
【００７１】
また、上記実施の形態では、各反射面２４Ａを、基材シート２１の主平面の法線とは異なる方向から斜入射された発散光線束を反射してほぼ平行光線束化すると共に、この平行光線束化された光を表示部３０の裏面に互いに等しい角度に入射させることの可能な角度θｉで主平面と対向配置するようにしていたが、上記発散光線束を所定の発散角で反射するような角度で主平面と対向配置するようにしてもよい。ただし、この場合には、例えば、図１７に示したように、表示部３０の基材３１上に非球面状の複数の偏心レンズ３３を配列して、表示部３０を透過した画像光の正面輝度をより高くすることが好ましい。なお、光学シート２０で反射された光の発散角をあまり大きくすると偏心レンズ３３を透過した画像光の角度特性が対称ではなくなるので、光学シート２０で反射された光の発散角がなるべく小さくなるように各反射面２４Ａの角度を調整することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の側面構成図である。
【図２】図１の光学シートを拡大して表す側面構成図である。
【図３】光学シートの正面構成図と側面構成図である。
【図４】図１の光学シートの一変形例を表す側面構成図である。
【図５】図１の光学シートの他の変形例を表す側面構成図である。
【図６】図１の表示部の側面構成図である。
【図７】図１の光学シートの製造工程を説明するための側面構成図である。
【図８】母型を作製するためのマスターの製造工程を説明するための概略構成図である。
【図９】Ｘ軸方向用のマスクの平面構成図である。
【図１０】Ｙ軸方向用のマスクの平面構成図である。
【図１１】図８の一変形例に係る製造工程を説明するための概略構成図である。
【図１２】図１の表示装置の一変形例を表す側面構成図である。
【図１３】図１の表示装置の他の変形例を表す側面構成図である。
【図１４】図１の表示装置のさらに他の変形例を表す側面構成図である。
【図１５】図１の表示装置のさらに他の変形例を表す側面構成図である。
【図１６】図１の表示装置のさらに他の変形例を表す側面構成図である。
【図１７】図６の表示部の一変形例を表す側面構成図である。
【図１８】従来の表示装置の構成の一例を表す断面図である。
【図１９】従来の表示装置の構成の他の例を表す断面図である。
【図２０】従来の表示装置の構成のさらに他の例を表す断面図である。
【図２１】従来の表示装置の構成のさらに他の例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…表示装置、１０…投射部、２０…光学シート、２１…基材シート、２２…ミラーアレイ、２３…凹凸シート、２４…反射膜、２４Ａ…反射面、３０…表示部、３１…基材、３２…マイクロレンズ、３３…偏心レンズ、４０…反射ミラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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