JP2005202182A - プリズムシート及び光拡散シート並びに透過型スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光量損失の少ないプリズムシート、及び光拡散シート並びにこの光拡散シートを用いた透過型スクリーンを提供する。
【解決手段】複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、前記単位レンズは、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の高屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、隣り合う前記単位レンズの間は、所定の低屈折率Ｎ２を有する材料が充填されており、さらに前記単位レンズ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、斜辺を前記全反射部、上底を出光部とし、前記全反射部をなす斜辺が前記出光部の法線となす角度θと屈折率Ｎ１、Ｎ２とが特定の関係を有し、前記入射光の一部がその内面で全反射する全反射部表面の面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下であることを特徴とするプリズムシート及び光拡散シート並びに透過型スクリーンである。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリズムシート及び光拡散シート並びにこの光拡散シートを用いた透過型スクリーンに関する。

プロジェクションディスプレイ装置等においては、観察者の視認性を高めるため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、透光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上に並列配置されたレンチキュラーレンズシート等がある。また、これらのシートを二、三枚組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、微粒子等の各屈折率の差を利用してこれらの境界において映像光を多方向に屈折させ、映像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。

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、コントラストの低下等を招いていた。また、表面の凹凸処理により拡散性を有するものは、その拡散性および透明性に角度依存性があるため、ディスプレイを見る角度によって視認性が変化するという問題があった。一方、光拡散シートの光拡散性は、外光の散乱反射を増加させることにもつながり、コントラストが著しく低下して映像がボケやすいという問題点もあった。

以下に、特許文献を記す。
特開２００３−５０３０７号公報 特開２００３−５７４１６号公報 そこで本発明は、迷光により表面輝度が低下したりコントラストが低下することがなく、角度依存性が少なく、外光の散乱反射の少ない光拡散シート、およびこの光拡散シートを用いたプロジェクションスクリーンが、例えば、特許文献１、２において提案されている。

しかしながら、例えば、特許文献１で提案されている従来の光拡散シートの一例を図１１（ａ）に示す。従来の光拡散シートの全反射面の一部分を拡大して、図１１（ｂ）に示すように、光拡散シートへ入射する光線の透過経路上にある全反射面９に凹凸９ａがあると、全反射角条件を満たさない光線が増え、その結果、全反射を起こさずに通常の反射および屈折を起こす光線８が増加し、本来映像を構成するはずの光線量が減少して明るさの低下を起こす。さらには、これらの光線が、予期せぬ方向に導かれ迷光となるために、スクリーとして好ましくない。すなわち、全反射面では、その高い反射率から、その影響が顕著に観察され易いためにスクリーンの品質上問題が大きい。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、光量損失が少ないプリズムシート、及び迷光により表面輝度が低下したりコントラストが低下することがなく、角度依存性が少なく、外光の散乱反射の少ない光拡散シート、並びにこの光拡散シートを用いた透過型スクリーンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、すなわち
請求項１に係る発明は、
複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、
前記単位レンズは、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の高屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
隣り合う前記単位レンズの間は、所定の低屈折率Ｎ２を有する材料が充填されており、
さらに前記単位レンズ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、斜辺を前記全反射部、上底を出光部とし、上底の巾をＴ、隣り合う単位レンズの間隔の半分をＳとし、前記全反射部をなす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
かつ
Ｈ＜Ｔ／（ｔａｎ２θ―ｔａｎθ）
なる関係を有することを特徴とするプリズムシートにおいて、
前記入射光の一部がその内面で全反射する全反射部表面の面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で表したとき１．０μｍ以下の平滑面であることを特徴とするプリズムシートである。

請求項２に係る発明は、
複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、
前記単位レンズは、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の高屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
隣り合う前記単位レンズの間は、所定の低屈折率Ｎ２を有する材料が充填されており、
さらに前記単位レンズ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、斜辺を前記全反射部、上底を出光部とし、上底の巾をＴ、隣り合う単位レンズの間隔の半分をＳとし、前記全反射部をなす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°―１０°）−θ｝＞Ｎ２／Ｎ１
かつ
ｓｉｎ（２θ―１０°）＜１／Ｎ１
かつ
Ｈ＜Ｔ／｛ｔａｎ（２θ＋１０°）―ｔａｎθ｝
なる関係を有することを特徴とするプリズムシートにおいて、
前記入射光の一部がその内面で全反射する全反射部表面の面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で表したとき１．０μｍ以下の平滑面であることを特徴とするプリズムシートである。

請求項３に係る発明は、
前記単位レンズは板状または膜状の透明基材上に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のプリズムシートである。

請求項４に係る発明は、
前記隣り合う単位レンズの間は可視光を吸収する材料にて構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリズムシートである。

請求項５に係る発明は、
前記可視光を吸収する材料のＯＤ値は、１０μｍ厚で１〜４であることを特徴とする請求項４記載のプリズムシートである。

請求項６に係る発明は、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリズムシートの観察者側には拡散剤を混入したシートが貼り合わされていることを特徴とする光拡散シートである。

請求項７に係る発明は、
前記拡散剤を混入したシートのさらに観察者側に反射防止層、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、タッチセンサ層のうち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６記載の光拡散シートである。

請求項８に係る発明は、
請求項６または７記載の光拡散シートの映像光源側にフレネルレンズが配置された透過型スクリーンである。

以上に説明したように、複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、単位レンズは入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備え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、隣り合う前記単位レンズの間は所定の屈折率Ｎ２を有する材料が充填されており、さらに前記単位レンズはその断面形状が略台形であって台形の下底を入光部斜辺を全反射部上底を出光部とし、台形の上底の長さをＴ、高さをＨ、全反射部をなす斜辺が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
なる関係を有し、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部表面の面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で表したとき１．０μｍ以下の平滑面であることを特徴とするプリズムシートによれば、全反射面での通常の反射光および屈折光の発生を減ずることができ、本来映像を構成するはずの光線量が減少して明るさの低下を起こすことがない。出光面法線に平行な入射光を全反射部にて全反射し、出光面においては反射を起こすことなく観察者側に出光することができる。

また、単位レンズを板状または膜状の透明基材上に形成した場合には、ロール状の型を使用して、配列された単位レンズを連続的に生産することができる。

また、本発明のプリズムシートを用いた光拡散シートは、レンズ内にて１０°の傾きをもち、シート内において一度全反射面にて反射された光は、再び他の全反射面に到達することなく出光面から出光される。したがって輝度とコントラストが高く、迷光の少ない光拡散シートを得ることができる。

さらに隣り合う単位レンズの間は可視光を吸収する材料にて構成した場合には、迷光を吸収してコントラストの高い光拡散シートを実現することができる。

また、観察者側に拡散剤を混入したシートを貼り合わせた場合には、観察者側の面を平面とすることができるので、表面への加工が容易になる。また、拡散剤の光学的作用により、出光側のゲインを均一にならすことができる。

以下、本発明のプリズムシート及び光拡散シートについて図面を参照して説明する。図１は、本発明のプリズムシートの一例を示す水平断面図である。また、図２は、本発明の光拡散シートの一例を示す水平断面図である。図３は、本発明の光拡散シートの他の例を示す水平断面図である。

本発明のプリズムシートは、複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、
前記単位レンズは、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の高屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
隣り合う前記単位レンズの間は、所定の低屈折率Ｎ２を有する材料が充填されており、
さらに前記単位レンズ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、斜辺を前記全反射部、上底を出光部とし、前記全反射部をなす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するプリズムシートにおいて、
前記入射光の一部がその内面で全反射する全反射部表面の面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で表したとき１．０μｍ以下の平滑面であることを特徴とする。

ここに、単位レンズの断面形状は略台形なので、θは一定、すなわち斜辺は直線状であることを基本とするが、本発明は曲線状の斜辺や、浅い角度をなす複数の直線の組み合わせである場合をも含むものである。この場合にθは、斜辺各部において変化するが、斜辺長の９０％以上の領域において、θが上記関係を満たせば下記の効果を奏することができるので、本発明の技術的思想に包含されると解されるべきものである（θに関して以下同じ。）。

このプリズムシートによれば、出光面法線に平行な入射光を斜辺にて全反射し、出光面においては反射を起こすことなく観察者側に出光することができる。したがって輝度とコントラストが高い光拡散シートを得ることができる。本発明のスクリーンは主に単光源プロジェクタ用であり、フレネルレンズを使用することで本シートへの入射角度を略０°にすることが可能である。なお、斜辺への入射角は、一般には、０°±１０°の範囲にあることが知られている。

また、本発明のプリズムシートは、複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、単位レンズは入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに断面形状が略台形であって台形の下底を入光部、斜辺を全反射部、上底を出光部とし、台形の上底の長さをＴ、高さをＨ、全反射部をなす斜辺が出光部の法線となす角度をθ、とした場合、
０＜Ｈ＜Ｔ／（ｔａｎ（２θ＋１０°）−ｔａｎθ）
なる関係を満足するように構成してもよい。

このプリズムシートによれば、出光面法線に対して最大１０°の傾きをもった入射光でも、シート内において一度全反射面にて反射され、再び他の全反射面に到達することなく出光面から出光される。したがって輝度が高く迷光の少ないプリズムシートを得ることができる。

また、本発明のプリズムシートは、複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、単位レンズは入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備え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、隣り合う単位レンズの間は所定の屈折率Ｎ２を有する材料が充填されており、さらに単位レンズはその断面形状が略台形であって、台形の下底を入光部、斜辺を全反射部、上底を出光部とし、台形の上底の長さをＴ、高さをＨ、全反射部をなす斜辺が出光部の法線となす角度をθとした場合、
ｓｉｎ｛（９０°―１０°）−θ｝＞Ｎ２／Ｎ１
Ｎ１＜１／ｓｉｎ（２θ―１０°）
かつ
０＜Ｈ＜Ｔ／（ｔａｎ（２θ＋１０°）−ｔａｎθ）
なる関係を満足するように構成してもよい。

これらのプリズムシートによれば、出光面法線に平行な入射光を斜辺にて全反射し、出光面においては反射を起こすことなく観察者側に出光することができる。また、シート内において一度全反射面にて反射された光は、再び他の全反射面に到達することなく出光面から出光される。したがって輝度とコントラストが高く、迷光の少ないプリズムシートを得ることができる。

上記のプリズムシートにおいて、所定の屈折率Ｎ１およびＮ２、並びに台形の上底の長さＴおよび高さＨが、
１＜Ｎ１＜５．７６
０．２３＜Ｎ２／Ｎ１＜０．９９６
かつ
Ｈ＜Ｔ／０．５７
なる関係を満たすように構成してもよい。

このように構成した場合には、プリズムシートで、θが５〜１５°の範囲において、出光面法線に平行な入射光を斜辺にて全反射し、出光面においては反射を起こすことなく観察者側に出光することができる。また、最大１０°の傾きを持つ入射光でもシート内において一度斜辺にて反射された光は、再び他の斜辺に到達することなく出光面から出光される。ここにθの範囲を５〜１５°としたのは、このような単位レンズのテーパー角を５〜１５°とすることで、好適な視野角特性を得ることができるからである。

本発明の一実施例としてのプリズムシートは、図１に示すように、図面右側に映像光源が配置され、図面の右側に観察者が位置している。このプリズムシートＳは、単位レンズ２とベースシート１が貼り合わされている。さらに、隣接する単位レンズ２、２、の斜辺に挟まれた断面形状三角形の部分３は、単位レンズ２の屈折率Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する物質で埋められている。

また、本発明の一実施例としての光拡散シートは、図２においては、図面左側に映像光源が配置され、図面の右側に観察者が位置している。この光拡散シートＳ１は、観察者側から映像光源方向に順に、拡散剤入りシート６、単位レンズ２、ベースシート１が貼り合わされて配置されている。さらに、隣接する単位レンズ２、２、の斜辺に挟まれた断面形状三角形の部分３は、単位レンズ２の屈折率Ｎ１より低い屈折率Ｎ２を有する物質で埋められている。

以後の説明においては、上記の低屈折率物質で埋められている部分を「低屈折率部３」という。また必要に応じて単位レンズ２を「高屈折率部２」ということもある。

さらに、本発明の光拡散シートは、図３に示すような構成の光拡散シートＳ３とすることもできる。この光拡散シートＳ２は、観察者側から映像光源方向に順に、拡散剤入りシート６、単位レンズ２、ベースシート１が貼り合わされて配置されている。単位レンズ２は高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、隣接する単位レンズ２、２、の斜辺には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備え透明な物質により形成された層７（「透明低屈折率層７」という。）が形成されている。また、隣接する単位レンズ２の間に挟まれた断面形状三角形の部分３は、単位レンズ２の屈折率Ｎ１と略同一の屈折率を有する物
質で埋められている（この断面形状三角形の部分を「レンズ間部分３」、また必要に応じて単位レンズ２を「高屈折率部２」という）。さらに、上記透明低屈折率層７とレンズ間部分３との間に、例えば、カーボン蒸着層（図示せず）を設けることもできる。

本発明のプリズムシートは、入射光が通過する経路上の全反射を起こす全反射面の面精度が、算術平均粗さＲａで表したとき、Ｒａが１．０μｍ以下の平滑面であることを特徴とするものである。算術平均粗さＲａが１．０μｍより大きい値の数十ミクロンオーダーの凹凸を有する場合は、全反射面における全反射光の割合は、おおよそ８割以下となり、望まし結果が得られない。すなわち、全反射角条件を満たさない光線が増え、その結果、全反射を起こさずに通常の反射および屈折を起こす光線が増加し、本来映像を構成するはずの光線量が減少して明るさの低下を起こす。さらには、これらの光線が、予期せぬ方向に導かれ迷光となるために、全反射面では、その高い反射率から、その影響が顕著に観察され易いためにスクリーンの品質上の問題が生じる。もちろん、全反射面の前後の屈折率差により、反射率の変化、ならびに全反射角が変化するが、スネルの法則による屈折、反射、全反射などによる光線への影響度は約１．０μｍの構造までは大きく働き、それ以下の微細構造となると回折や散乱など波面レベルの現象の影響が大きくなることが知られている。本発明におけるプリズムシートの入射光が通過する経路上の全反射を起こす全反射面の算術平均粗さＲａを１．０μｍ以下の平滑面とすることで、全反射面での通常の反射光および屈折光の発生を減ずることができ、本来映像を構成するはずの光線量が減少して明るさの低下を起こすことがない。

ここで、算術平均粗さＲａとは、図４に示すように、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の方向にＸ軸、縦方向にＹ軸をｙ＝ｆ（ｘ）で表したときに、下記（１）式で求められる値をいう。

そして、この算術平均粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１―２００１、ＩＳ０４２８７―１９９７に準拠して測定される。

高屈折率部２の屈折率Ｎ１と、低屈折率部４の屈折率Ｎ２との比は、光拡散シートＳの光学特性を得るために所定の範囲に設定されている。また、低屈折率部４と高屈折率部２とが接する斜辺が、出光面の法線（当該光拡散シートに対する垂直入射光に平行である。）となす角度は所定の角度θに形成されている。これらについては後に詳述する。

高屈折率部２は通常電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。透明低屈折率層４は、シリカ等透明樹脂の屈折率より低い屈折率を有する材料にて形成されている。またレンズ間部分５は、カーボン、顔料または所定の染料等にて所定濃度に着色されている。

また、単位レンズ２を板状または膜状の透明基材からなるベースシート１上に形成するようにしてもよい。

このようにした場合には、ロール状の型を使用して、配列された単位レンズを連続的に生産することができる。

さらに隣り合う単位レンズの間は可視光を吸収する材料にて構成してもよい。また、この可視光を吸収する材料のＯＤ値を、１０μｍ厚で１〜４としてもよい。特に、ＯＤ値を３〜４とすることでより良いコントラストを得ることができる。ここに「ＯＤ値」とは、透過光学濃度のことをいう。

このように構成した場合には、迷光を吸収してコントラストの高い光拡散シートを実現することができる。

また、上記において、観察者側に拡散剤を混入したシート７を貼り合わせてもよい。

このようにした場合には、観察者側の面を平面とすることができるので、表面への加工が容易なものとなる。また、拡散剤の光学的作用により、出光側のゲインを均一にならすことができる。この拡散剤を混入したシートを貼り合わせるための接着層、または粘着層の屈折率は単位レンズの屈折率と同程度でよい。光学的に大きな影響は出ないと考えられるからである。

上記のように構成した場合には、拡散剤を混入したシートのさらに観察者側に、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、タッチセンサ層のうち少なくとも一つを設けるように構成してもよい。本発明においてはこれらの機能のうち一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。

このように構成した場合には、光拡散シートに多様な機能を持たせることができる。

また、さらに本発明では、上記したいずれかの光拡散シートの映像光源側にフレネルレンズを配置した透過型スクリーンを提供することができる。

次に、プリズムシートの単位レンズ２内に入光した光の光路について、図１を参照しつつ簡単に説明する。なお、図１において、光Ｌ１〜Ｌ４の光路は模式的に示されたものである。いま、映像光源側から単位レンズ２の中央部付近に入射した垂直光Ｌ１は、そのままプリズムシートの内部を直進して通過し、観察者に至る。映像光源側から単位レンズ２の端部付近に入射した垂直光Ｌ２は、高屈折率部２と低屈折率部３との屈折率差により斜辺にて全反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。映像光源側から単位レンズ２の端部付近に角度をもって入射した光Ｌ３は、斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって観察者側に出光される。斜辺に所定以上の大きな角度をもって入射する迷光Ｌ４は、高屈折率部２と低屈折率部３との屈折率差によっても反射されることなく低屈折率部３の内部に入光する。低屈折率部３は着色されているので、このプリズムシートを用いた光拡散シートにおいては、迷光は低屈折率部３にて吸収され、観察者側に至ることはない。このようにして水平方向に広い視野角をもち、コントラスト、輝度の高い光拡散シートを得ることができる。

次に、図５および図６を用いてプリズムシートの単位レンズ部２に入射したプリズムシート内の光が斜辺にて全反射され、かつ出光面においては、全反射されずに観察者側に透過する条件について説明する。

図５は、プリズムシート内において、プリズムシートの斜辺に垂直光Ｌ５が入射した場合の光路を示す図である。図５においては映像光源は図面上方に、観察者は図面下方に位置するものとする。また拡散剤入りシート１、およびベースシート３は説明の簡略化のため省略している（以下図６および７において同じ。）。

図５において、斜辺に入射した垂直光Ｌ５が、斜辺のＡ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、スネルの法則により、
ｓｉｎ（９０°−θ）＝Ｎ２／Ｎ１
であるから、垂直光Ｌ５が常に全反射されるためには、
（式１） ｓｉｎ（９０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。

また、斜辺のＡ点にて反射された光Ｌ５が、出光面のＢ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、大気の屈折率を１とした場合、スネルの法則により
、ｓｉｎ２θ＝１／Ｎ１
であるから、光Ｌ５がＢ点から観察者側に確実に出光されるためには、
（式２） ｓｉｎ２θ＜１／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。

なお、参考のために図６を参照しつつ、プリズムシートの斜辺に１０°の傾きを持ったプリズムシート内の光Ｌ６が入射した場合の光路について以下に簡単に説明する。

図６において、プリズムシート内で斜辺に入射した１０°の傾きを持つ光Ｌ６が、斜辺のＡ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、スネルの法則により、
ｓｉｎ（８０°−θ）＝Ｎ２／Ｎ１
であるから、１０°の傾きを持った光Ｌ６が常に全反射されるためには、
（式３） ｓｉｎ（８０°−θ）＞Ｎ２／Ｎ１
なる条件を満たす必要がある。

また、斜辺のＡ点にて反射された光Ｌ６が、出光面のＢ点において全反射され始める条件（臨界条件）は、大気の屈折率を１とした場合、スネルの法則により
、ｓｉｎ（２θ―１０°）＝１／Ｎ１
であるから、光Ｌ６がＢ点から観察者側に確実に出光されるためには、
ｓｉｎ（２θ―１０°）＜１／Ｎ１
すなわち
（式４） Ｎ１＜１／ｓｉｎ（２θ―１０°）
なる条件を満たす必要がある。

次に、図７を用いて斜辺にて反射された光が、隣接する斜辺に到達しない条件について説明する。この条件を見出すためには、出光面法線に対して最も大きな角度（現実的には１０°）を持つ入射光Ｌ７が、低屈折率部３がなす三角形の頂点付近の斜辺上の点Ｃにて全反射された場合に、その反射光が隣接する斜辺に到達しないように、三角形の高さＨと単位レンズの上底の長さＴとの関係を定めればよい。

図７において、三角形の底辺の長さを２Ｓとすれば、
ｔａｎθ＝Ｓ／Ｈ
ｔａｎ（２θ＋１０°）＝（Ｓ＋Ｔ）／Ｈ
したがって、
Ｈ＝Ｔ／（ｔａｎ（２θ＋１０°）−ｔａｎθ）
Ｈが上記値より小であれば、反射光が隣接する斜辺に到達しない。したがってその条件は、
（式５） Ｈ＜Ｔ／（ｔａｎ（２θ＋１０°）−ｔａｎθ）
で表される。

次に、θが５°〜１５°であるとして、その範囲においてさらに具体的にＮ１とＮ２の値を考察する。５°＜θ＜１５°の範囲においては、
ｓｉｎ（９０°−θ）＜０．９９６
であり、式１により、Ｎ２／Ｎ１の値はこれより小さいから
（式６） Ｎ２／Ｎ１＜０．９９６
一方、５°＜θ＜１５°の範囲では、
１／ｓｉｎ２θ＜５．７６
であるから、式２より、
（式７） Ｎ１＜５．７６
さらに、入手しうる現実の材料を考慮した場合、Ｎ２の最小値は１．３０なので、
Ｎ２／Ｎ１＞１．３０／５．７６＝０．２３
したがって上式と式６から
（式８） ０．２３＜Ｎ２／Ｎ１＜０．９９６
上記式７および式８が５°＜θ＜１５°の範囲での、Ｎ１およびＮ２の値がとりうる条件である。

また、式５においては、θ＝１５°の時にＨに対する条件が決定され、
Ｈ＜Ｔ／０．５７
となる。

図８および図９は、光拡散シートの構成の一例を示す図である。図８に示される光拡散シートは水平断面形状が垂直方向に一定な単位レンズ２を備えている。出光面側には拡散剤入りシート６が、入光面側にはベースシート１が配置されている。図面では理解のためにこれら三者が離れて表されているが、実際にはこれらは貼り合わされている。

一方、図９に示されている光拡散シートにおいては、半載円錐状の単位レンズが垂直平面上に二次元状に配列されている。各単位レンズの半歳円錐の頂部平面は同一面上に形成されており、この平面に拡散剤入りシート６が貼り合わされている。拡散剤入りシート６と単位レンズ２との間の空隙は低屈折率の材料で埋められており、低屈折率部３を形成している。図８および図９のいずれに示されている光拡散シートの構成によっても本発明による効果を得ることができる。

次に、図１０を参照しつつ本実施形態のプリズムシートの製造方法について説明する。この製造方法に使用される製造装置は、型ロール１０と、ミラーロール２０と、ベースフィルム供給ロール１６と、補助ロール群１９、２２、２４と、電離放射線硬化型樹脂を供給するフィーダー１２、１５、２１と、電離放射線照射機１４、１８、２３とを備えている。所定の速度で回転する型ロール１０の表面には低屈折率部４を構成する断面形状三角形の部分に対応する雌型が彫られている。所定温度に加温された低屈折率樹脂を樹脂フィーダー１２から型ロール１０上に供給し、三角形の凹部に埋め込む。余剰の樹脂をドクターブレード１３にて掻き落とした後、電離放射線照射機１４にて電離放射線をロール表面に照射して、低屈折率樹脂を硬化させる。次いでフィーダー１５から透明樹脂をロール幅のほぼ全長にわたって供給し型ロール１０の表面に透明樹脂層を形成する。さらにその上面にベースフィルム層を、供給ロール１６からベースフィルム１７を巻き出して形成したのち、再び電離放射線照射機１８にて電離放射線を照射して、透明樹脂を硬化させる。そして補助ロール１９により折り返してミラーロール２０へと供給する。この折り返しの工程により、型ロール１０の表面凹部に形成されていた断面形状三角形の低屈折率部は、ロール表面から剥離される。この時点では、Ｅ点拡大図で示されるように、ベースフィルム上に透明樹脂層が形成され、さらに透明樹脂層の上面に低屈折率樹脂が断面三角形に形成されている。

ここで、型ロール１０の断面形状三角形が形成されていた凹部表面粗さが、既存の切削技術、めっき技術等により、算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下になるように表面を仕上げた型ロール１０を使用する。

ミラーロール２０側では、あらかじめロール表面に高屈折率樹脂がフィーダー２１から供給されて、硬化前のやわらかい状態で高屈折率樹脂層が形成されている。この高屈折率樹脂層と型ロール１０から供給されてきた中間製品とがミラーロール２０と補助ロール２
２とにより圧着される。柔らかな高屈折率樹脂は圧着されることにより低屈折率樹脂が形成する断面形状三角形の谷間に隙間なく入り込む。さらにミラーロール２０の表面に電離放射線照射機２３にて電離放射線を照射して、高屈折率樹脂を硬化させる。そして補助ロール２４により反対方向に折り返して、硬化した高屈折率樹脂をミラーロール２０から剥離する。この時点では、Ｆ点拡大図に示されるように、断面形状三角形の低屈折率樹脂の上面に断面形状が台形の高屈折率樹脂層が形成されている。その後このシートは巻き取り機へと送られロール状に巻き取られる。

上記工程は、型ロール１０にて断面形状三角形の低屈折率部３を形成するものであるが、型ロール１０により断面形状台形の高屈折率部２を先に形成して、ミラーロール２０側のフィーダー２１から低屈折率樹脂を供給するように構成してもよい。

なお、図３に示すような、単位レンズ２が高屈折率Ｎ１を有する物質により形成されて、さらに、隣接する単位レンズ２、２、の斜辺には、Ｎ１より小さな屈折率Ｎ２を備え透明な物質により形成された層７が形成されており、また、隣接する単位レンズ２の間に挟まれた断面形状三角形の部分３は、単位レンズ２の屈折率Ｎ１と略同一の屈折率を有する物質で埋められており、さらに、上記透明低屈折率層７とレンズ間部分３との間に、カーボン蒸着層を設けた構成の光拡散シートＳ２に用いたプリズムシートを製造する方法としては、上記の光拡散シートの製造装置の高屈折率樹脂の上方に蒸着装置を配置して、蒸着装置から透明低屈折率物質を高屈折率物質の稜部に蒸着して、透明低屈折率層を形成し、さらに、上記蒸着装置の前にもう一つの蒸着装置が配置し、この蒸着装置で、カーボンの蒸着を行い、高屈折率樹脂層の上にはカーボン層が形成され、さらに、その上に透明低屈折率層が形成される。

本発明のプリズムシートの一例を示す水平断面図である。 本発明の光拡散シートの他の一例を示す水平断面図である。 本発明の光拡散シートのさらに別の一例を示す水平断面図である。 表面粗さを表す、算術平均粗さの定義を説明する説明図である。 本発明のプリズムシートに垂直光が入射した場合の光路を示す図である。 本発明のプリズムシートに１０°の傾きを持った光が入射した場合の光路を示す図である。 本発明のプリズムシートに１０°の傾きを持った光が低屈折率部がなす三角形の頂点付近に入射した場合の光路を示す図である。 本発明の光拡散シートの構成の一例を示す図である。 本発明の光拡散シートの構成の他の一例を示す図である。 本発明のプリズムシートの製造方法の一例を示す図である。 従来のプリズムシートの一例を示すもので、図である。（ａ）は、そのプリズムシートの水平断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すプリズムシートの全反射面の一部を拡大して示した断面図である。

符号の説明

Ｓ・・・プリズムシート
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４・・・光拡散シート
Ｅ１、Ｆ１・・・ベースフィルム層
Ｅ２、Ｆ２・・・透明樹脂層
Ｅ３、Ｆ３・・・低屈折率樹脂層
Ｆ４・・・高屈折率樹脂層
１・・・ベースフィルム
２・・・単位レンズ（高屈折率樹脂）
３・・・レンズ間部分
４・・・入射光線
５・・・出射光線
６・・・拡散剤入りシート
７・・・低屈折率透明樹脂層
８・・・屈折光
９・・・全反射面
９ａ・・・全反射面の凹凸
１０・・・型ロール
１２、１５、２１・・・樹脂フィーダー
１３・・・ドクターブレード
１４、１８、２３・・・電離放射線照射装置
１６・・・ベースフィルム供給ロール
１７・・・ベースフィルム
１９、２２、２４・・・補助ロール
２０・・・ミラーロール

Claims (8)

1. 複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、
   前記単位レンズは、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の高屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
   隣り合う前記単位レンズの間は、所定の低屈折率Ｎ２を有する材料が充填されており、
   さらに前記単位レンズ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、斜辺を前記全反射部、上底を出光部とし、上底の巾をＴ、隣り合う単位レンズの間隔の半分をＳとし、前記全反射部をなす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
   かつ
   Ｈ＜Ｔ／（ｔａｎ２θ―ｔａｎθ）
   なる関係を有することを特徴とするプリズムシートにおいて、
   前記入射光の一部がその内面で全反射する全反射部表面の面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で表したとき１．０μｍ以下の平滑面であることを特徴とするプリズムシート。
2. 複数の単位レンズを一次元または二次元方向に形成したプリズムシートであって、
   前記単位レンズは、入射光の一部がその内面で全反射する全反射部を備えるとともに、所定の高屈折率Ｎ１を有する材料にて形成されており、
   隣り合う前記単位レンズの間は、所定の低屈折率Ｎ２を有する材料が充填されており、
   さらに前記単位レンズ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、斜辺を前記全反射部、上底を出光部とし、上底の巾をＴ、隣り合う単位レンズの間隔の半分をＳとし、前記全反射部をなす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°―１０°）−θ｝＞Ｎ２／Ｎ１
   かつ
   ｓｉｎ（２θ―１０°）＜１／Ｎ１
   かつ
   Ｈ＜Ｔ／｛ｔａｎ（２θ＋１０°）―ｔａｎθ｝
   なる関係を有することを特徴とするプリズムシートにおいて、
   前記入射光の一部がその内面で全反射する全反射部表面の面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で表したとき１．０μｍ以下の平滑面であることを特徴とするプリズムシート。
3. 前記単位レンズは板状または膜状の透明基材上に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のプリズムシート。
4. 前記隣り合う単位レンズの間は可視光を吸収する材料にて構成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のプリズムシート。
5. 前記可視光を吸収する材料のＯＤ値は、１０μｍ厚で１〜４であることを特徴とする請求項４記載のプリズムシート。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリズムシートの観察者側には拡散剤を混入したシートが貼り合わされていることを特徴とする光拡散シート。
7. 前記拡散剤を混入したシートのさらに観察者側に反射防止層、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、タッチセンサ層のうち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６記載の光拡散シート。
8. 請求項６または７記載の光拡散シートの映像光源側にフレネルレンズが配置された透過型スクリーン。

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