JP2006119166A - 全反射プリズムシート、全反射プリズムシートの製造方法、背面投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな入射角度で入射する映像光であっても、外光及び迷光の影響を抑え、良好な画像を観察することができ、製造が容易な全反射プリズムシート、全反射プリズムシートの製造方法、背面投射型表示装置を提供する。
【解決手段】必要な映像光である光Ｌ１については、屈折面１２ａに入射し全反射面１２ｂにより全反射して光透過部１４から出射するようにする。また、光Ｌ１が通過しない位置に光吸収部１３を形成する。この光吸収部１３は、紫外線又はレーザ光を映像光の光路と同等な光路を通過させて照射するセルフアライメントにより形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、映像光を投射して観察可能にする透過型スクリーンに使用される全反射プリズムシート、全反射プリズムシートの製造方法、背面投射型表示装置に関するものである。

図１１は、従来の背面投射型表示装置の断面を示す図である。
光源部２６から出射された映像光を透過型スクリーン２０に対して背面から投射する背面投射型表示装置では、透過型スクリーン２０に対して光源部２６からミラー２４を介して広がりながら進む映像光を、略平行に進む光に変えるために、映像光を屈折させるフレネルレンズシート２１が設けられている。

従来のフレネルレンズシート２１は、出射側にフレネルレンズ形状を形成する単位プリズム形状が設けられている。この単位プリズム形状は、屈折出射面２１ａと、非出射面２１ｂとを有しており、映像光は、入射面２１ｃ及び屈折出射面２１ａを通過するときに屈折されて、出射方向を略平行にすることが狙いである。
しかし、従来のフレネルレンズシート２１では、映像光の一部が、非出射面２１ｂから出射してしまい、２重像として観察されたり、コントラストの低下を招いてしまったりするという問題があった。

この問題を解決するために、特許文献１〜３には、フレネルレンズシートの非出射面２１ｂに相当する部分（ライズ面）に光吸収部を形成する発明が提案されている。
また、特許文献４には、入射面側に光吸収壁列を形成し、フレネルレンズシート内において複数回全反射してしまう迷光の悪影響を減少させる発明が提案されている。
さらに、背面投射型表示装置に使用するフレネルレンズではないが、特許文献５には、不要な方向から入射してくる光が非出射面により全反射して観察位置において観察されてしまうことを防ぐため、フレネルレンズの入射面側に遮光体を設ける発明が提案されている。

一方、背面投射型表示装置をより薄型にするために、スクリーンに対する映像光の入射角度を従来よりも極端に大きくして斜め方向から投射する背面投射型表示装置が開発されている。
この光源部から出射された映像光を透過型スクリーンに対して斜め方向から投射する背面投射型表示装置では、透過型スクリーンに対して斜め方向から大きな入射角度で映像光が入射するので、従来使用されているフレネルレンズを用いても、必要な方向に映像光を偏向することができない。
そこで、斜め方向から大きな入射角度で入射する映像光を所定の方向に集光させる光学手段として、入射側に断面が三角形状の単位プリズム形状を多数並べて配置し、入射した光を単位プリズム形状の第１の面（屈折面）で屈折させた後に、第２の面（全反射面）で全反射させて出射側の表面から出射させるプリズムシート（全反射プリズムシート）が用いられている。
このようなプリズムシートにおいては、斜め方向から大きな入射角度で入射した光であっても効率よく出射側の表面から出射させることができるので、それが組み込まれる背面投射型表示装置の奥行きを小さくして、装置を薄型化することができるという利点がある。

しかし、上述したプリズムシートでは、明るい室内等でプリズムシートの出射側の表面から入射した外光の影響により画像のコントラストが低下しやすいという問題があった。
図１２は、従来のプリズムシート３０に外光Ｌ１０２が入射した場合を説明する図である。
図１２に示した外光の例では、プリズムシート３０の出射側の表面３０ｂから入射する外光の一部Ｌ１０２が、プリズムシート３０の入射側の単位プリズム形状３２の屈折面３２ａ及び全反射面３２ｂで何回か屈折された後、特定の単位プリズム形状３２の全反射面３２ｂで全反射されて再びプリズムシート３０の出射側の表面３０ｂから出射されてしまい、コントラストの低下を招いてしまう。

また、上述したようなプリズムシート３０を用いる背面投射型表示装置では、薄型化のために折り返しミラーを介してプリズムシート３０を含むスクリーン部分に映像光を投射することが多い（図３参照）。この場合、図１１に示したミラー２４とは異なり、ミラーとスクリーンとの成す角度が浅く（より平行に近く）なることから、外光がプリズムシート３０を通過したとしても、折り返しミラーが外光を反射して観察側へ戻ってしまい、外光の影響による画像のコントラストの低下が顕著となるという問題もあった。

さらに、上述したようなプリズムシート３０では、外光以外にも観察される映像の品質を低下させてしまう要因があった。
図１３は、従来のプリズムシート３０に小さい入射角度で映像光が入射する場合を示す図である。
図１３に示した場合のように、プリズムシート３０の入射側から入射する映像光の入射角が小さい場合、必要な方向に出射する光Ｌ１０１の他に、単位プリズム形状３２の全反射面３２ｂで全反射されない光Ｌ１０３が生じる。この光Ｌ１０３がプリズムシート３０の出射側の表面３０ｂで全反射されて再度出射側の表面３０ｂの異なる位置から出射され、二重像が形成されてしまうという問題があった。

ここで、外光、及び、迷光を遮光する技術として、先に示した特許文献１〜５に記載されているフレネルレンズシートに関する発明を、プリズムシートに転用する可能性について説明する。
特許文献１〜３に記載の発明では、フレネルレンズシートの非出射面に光吸収部を形成しているが、プリズムシートでは、単位プリズム形状の屈折面を必要な映像光が通過するので、屈折面には、光吸収部を形成することができない。また、全反射面に光吸収部を形成すれば、図１２，１３に示すような迷光の悪影響を排除することが可能であるかのように見えるかもしれない。しかし、全反射面に他の層を積層してしまうと、屈折率差が小さくなってしまい、全反射させる条件が変化してしまい、映像光を全反射させることができないという問題が生じてしまう。

また、特許文献４，５に記載の発明では、フレネルレンズシートの入射面側に光吸収壁列，遮光体を形成しているが、プリズムシートにおいて、同様な光吸収壁列，遮光体などを形成しようとする場合には、単位プリズム形状と光吸収壁列，遮光体との相対位置関係を厳密に位置合わせする必要がある。
ここで、背面投射型表示装置に用いるプリズムシートでは、入射側の単位プリズム形状のレンズピッチは、通常０．１ｍｍ程度であるので、位置合わせの精度としては０．０１ｍｍ程度、又は、それ以上の精度が必要となり、製造が非常に困難である。また、単位プリズム形状が直線状に延びる場合には、直線の傾きを合わせた上で直線に垂直な一方向に対して位置合わせを行えばよいが、単位プリズム形状群が円弧状に延びる場合には、直交する二方向に対して位置合わせを行わなければならず、位置合わせがさらに困難となる。
なお、入射側の単位プリズム形状と出射側の光吸収壁列，遮光体などとの位置合わせ精度が悪い場合には、単位プリズム形状が直線状に延びる場合及び円弧状に延びる場合のいずれの場合でも、位置合わせのズレによりモアレが発生してしまうという問題がある。

上述した特許文献４に記載の発明では、マスクを用いて露光を行うことにより光吸収壁列を形成しているが、この手法を用いても、単位プリズム形状とマスクとの相対位置関係を厳密に合わせる必要があることに変わりはない。
また、特許文献５に記載の発明では、遮光体の形成方法について、具体的な記述がないが、特許文献５に記載されている車両用の視認用フレネルレンズという用途からすると、背面投射型表示装置に用いるプリズムシートよりも、単位レンズ形状のレンズピッチは、数倍〜数十倍大きいものが使用される。そのようなピッチの大きい場合には、単位プリズム形状と遮光体との位置合わせが容易である。これに対して、背面投射型表示装置では、先に述べたように、単位プリズム形状自体が小さく、位置合わせが困難であるという上述の問題があった。
以上のように、外光、及び、迷光を遮光する技術として、先に示した特許文献１〜５に記載されているフレネルレンズシートに関する発明は、フレネルレンズという名称が同じであっても、その光学的な使用形態が全く異なっていることから、プリズムシートに転用することができなかった。
特開２００２−６２５９１号公報 特開２００２−２７７６１４号公報 特開２００３−２４０９１６号公報 特開平１１−１４２９７６号公報 特開平９−４３４０５号公報

本発明の課題は、大きな入射角度で入射する映像光であっても、外光及び迷光の影響を抑え、良好な画像を観察することができ、製造が容易な全反射プリズムシート、全反射プリズムシートの製造方法、背面投射型表示装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、光源（６）から入射する光を観察側へ出射させる透過型スクリーン（５）に使用される全反射プリズムシートであって、入射した光を屈折させる屈折面（１２ａ）と前記屈折面で屈折された光を観察側へ全反射する全反射面（１２ｂ）とを有し、入射側に突出して多数並べて形成された単位プリズム形状（１２）と、前記全反射面により全反射して観察側へ出射する光が透過する透光部（１４）と、前記透光部以外の部分であって、出射側に多数並べて形成された遮光部（１３）と、を備える全反射プリズムシート（１０）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の全反射プリズムシートにおいて、出射側は、平面となっており、前記遮光部（１３）は、前記出射側の平面上に形成されていること、を特徴とする全反射プリズムシート（１０）である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の全反射プリズムシートにおいて、前記遮光部（１３）は、出射側の領域において、特定の位置に配置された前記光源（６）から前記屈折面（１２ａ）に入射して屈折した後に前記全反射面（１２ｂ）により全反射する光が通過する領域を残して前記出射側の全面に縞状に形成されていること、を特徴とする全反射プリズムシート（１０）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートにおいて、前記単位プリズム形状（１２）は、シート面外に中心（Ｏ）を有する同心円状に形成されていること、を特徴とする全反射プリズムシート（１０）である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートを製造する方法であって、少なくとも前記単位プリズム形状（１２）を形成した後において、特定の位置から入射側に光を照射することにより、照射される光の通過する光路の有無を利用するセルフアライメント法により前記透光部（１４）と前記遮光部（１３）とを作り分ける全反射プリズムシート（１０）の製造方法である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートを製造する方法であって、前記単位プリズム形状（１２）を形成する形状形成工程（Ａ−１）と、露光することにより状態が変化する感光性層（１４０）を出射側に形成する感光性層形成工程（Ａ−２）と、前記全反射プリズムシートを透過型スクリーンとして使用する状態における前記光源（６）の相対位置と光学的に実質的に等しい相対位置から前記感光性層を露光する光を照射する露光工程（Ａ−３）と、を備える全反射プリズムシート（１０）の製造方法である。
請求項７の発明は、請求項６に記載の全反射プリズムシートの製造方法であって、前記感光性層形成工程（Ａ−２）は、前記感光性層として、粘着性を有し、電離放射線により露光することにより硬化すると共に前記粘着性を失う電離放射線硬化型樹脂層（１４０）を形成し、前記露光工程（Ａ−３）によっては露光せずに前記粘着性を維持している部分のみに、前記粘着性を利用して遮光性を有する粉体、又は、遮光性を有した転写層（１５２）を付着させることにより前記遮光部（１３）を形成する遮光部形成工程（Ａ−５，６）を有すること、を特徴とする全反射プリズムシートの製造方法である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートを製造する方法であって、前記単位プリズム形状（１２）を形成する形状形成工程（Ｂ−１）と、遮光性を有する遮光層を出射側に形成する遮光層形成工程（Ｂ−２）と、前記全反射プリズムシートを透過型スクリーンに使用する状態における前記光源（６）の相対位置と光学的に実質的に等しい相対位置からレーザ光を照射し、前記レーザ光が通過する部分の前記遮光層を溶融、昇華、燃焼、爆融、削摩の少なくとも１つの作用により除去して前記透光部（１４）とし、残る部分を前記遮光部（１３）とする遮光層除去工程（Ｂ−３）と、を備える全反射プリズムシート（１０）の製造方法である。
請求項９の発明は、請求項５から請求項８までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートの製造方法において、前記光、又は、前記レーザ光の照射には、全反射プリズムシート（１０）が使用される透過型スクリーン（５）を有する背面投射型表示装置（１，１’）の投射光学系（３，４）を利用すること、を特徴とする全反射プリズムシートの製造方法である。

請求項１０の発明は、映像光を投射する光源部（６）と、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシート（１０）と、前記光源部が投射する映像光を前記全反射プリズムシートへ投射する投射光学系（３，４）と、を備える背面投射型表示装置である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）全反射面により全反射して観察側へ出射する光が透過する透光部と、透光部以外の部分であって、出射側に多数並べて形成された遮光部とを備えるので、必要な映像光を遮ることなく、外光等の不要光による画質の低下を防止することができる。

（２）出射側は、平面となっており、遮光部は、出射側の平面上に形成されているので、遮光部を容易に形成することができる。

（３）遮光部は、特定の位置に配置された光源から屈折面に入射して屈折した後に全反射面により全反射する光が通過する領域を残して出射側の全面に縞状に形成されているので、その特定の位置に配置された光源からの必要な映像光を遮ることなく、外光等の不要光による画質の低下を防止することができる。

（４）単位プリズム形状は、シート面外に中心を有する同心円状に形成されているので、その中心に略対応した位置から投射される映像光から単位プリズムまでの光路長がシート面のいずれの位置においても略等しくなり、スクリーン全体にわたり均一で高画質な映像を表示することができる。

（５）特定の位置から入射側に光を照射することにより、照射される光の通過する光路の有無を利用するセルフアライメント法により透光部と遮光部とを作り分けるので、映像光の通過する部分のみを透光部としてそれ以外の部分を遮光部とする区分けを正確に行いながらも、その工程を簡単にすることができる。

（６）形状形成工程と、感光性層形成工程と、露光工程とを備えるので、遮光部を簡単かつ正確に製造することができる。

（７）感光性層形成工程は、感光性層として、粘着性を有し、電離放射線により露光することにより硬化すると共に粘着性を失う電離放射線硬化型樹脂層を形成し、露光工程によっては露光せずに粘着性を維持している部分のみに遮光部を形成する遮光部形成工程を有するので、遮光部を簡単かつ正確に製造することができる。

（８）形状形成工程と、遮光層形成工程と、レーザ光を照射し遮光層を除去して透光部とする遮光層除去工程とを備えるので、遮光部を簡単かつ正確に製造することができる。

（９）光、又は、レーザ光の照射には、全反射プリズムシートが使用される透過型スクリーンを有する背面投射型表示装置の投射光学系を利用するので、特別に製造装置を用意することなく、正確に遮光部を位置決めして形成することができる。

外光及び迷光の影響を抑え、良好な画像を観察するという目的を、簡単かつ精度よく製造することができる形態として実現した。

図１は、本実施例の背面投射型表示装置１における透過型スクリーン５とプロジェクタ６との関係を説明する斜視図である。
図２は、本実施例の背面投射型表示装置１の全体構成を示す図である。
図３は、背面投射型表示装置１の投射光路を変更した背面投射型表示装置１’の全体構成を示す図である。
本実施例の背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン５と、透過型スクリーン５に対して映像光を斜め方向から投射する光源であるプロジェクタ６とを備えている。ここで、透過型スクリーン５及びプロジェクタ６は、例えば、図３に示すような位置関係でキャビネット２内に収納されている。なお、図２に示す背面投射型表示装置１では、プロジェクタ６から出射された映像光が透過型スクリーン５に直接投射されているが、これに限らず、例えば図３に示す背面投射型表示装置１’のように、プロジェクタ６から出射された映像光が折り返しミラー３，４を介して透過型スクリーン５に投射されるようにしてもよい。この背面投射型表示装置１’では、奥行きをより小型にすることができる。

透過型スクリーン５は、プロジェクタ６から投射された映像光を観察者側へ観察可能な状態で出射するためのものであり、プロジェクタ６から投射された映像光の出射方向を偏向させるプリズムシート１０，水平拡散板１５，光拡散板１６を有している。
ここで、本実施例における背面投射型表示装置１（又は、背面投射型表示装置１’）では、透過型スクリーン５に対して映像光が斜め方向から投射されるようにして、装置全体の薄型化を図っている。したがって、透過型スクリーン５のどの位置においても、かなり大きな角度（上端部では７０度程度以上の角度）で光が入射することとなる。そこで、本実施例では、通常使用されるフレネルレンズシートに代わり、プリズムシート１０を使用している。

図４は、プリズムシート１０を図１中のＡ−Ａ断面により切断して拡大した断面図である。
本実施例によるプリズムシート１０は、屈折面１２ａ及び全反射面１２ｂを有し断面が三角形状の単位プリズム形状１２が入射側に複数同心円状に形成されることにより、上述したような大きな角度で入射した光に対応することができる全反射プリズムシートである。なお、プリズムシート１０の単位プリズム形状１２の同心円の中心は、図１のプリズムシート１０の面外にある。また、その同心円の中心Ｏを通りプリズムシート１０に対して垂直な線ＬＯ上にプロジェクタ６が配置されている。

図４に示すように、プリズムシート１０は、平面状の基部１１と、基部１１の入射側に形成された複数の単位プリズム形状１２と、基部１１の出射側に形成された複数の光吸収部１３とを有している。
基部１１は、実質的に透明な平板状の部分であって、プリズムシート１０を作製するときのベースとなる部分である。
各単位プリズム形状１２は、入射した光を屈折させる屈折面１２ａと、屈折面１２ａで屈折された光を全反射する全反射面１２ｂとを有しており、プロジェクタ６から投射されて斜め方向から大きな角度で入射した光Ｌ１を屈折及び全反射して基部１１に略垂直な方向に進行させることができるようになっている。なお、各単位プリズム形状１２の幅（レンズピッチｐ）は、画面上で単位プリズム形状１２が多数連なっていることが視認されないように１ｍｍ程度以下である必要があり、好ましくは０．１ｍｍ程度であって、本実施例においても、０．１ｍｍとなっている。

ここで、各単位プリズム形状１２に入射する光Ｌ１の入射角は、プリズムシート１０の平面上における各単位プリズム形状１２の位置に応じて異なっており、そのような入射角の変化に応じて各単位プリズム形状１２の形状を変化させている。各単位プリズム形状１２の形状を変化させる方法として、本実施例では、各単位プリズム形状１２のレンズ頂角ｃを一定にして屈折面１２ａの角度ａ及び全反射面１２ｂの角度ｂを変化させる方法を採用しているが、その他に、各単位プリズム形状１２に関する全ての角度ａ、ｂ、ｃを変化させる方法を用いることができる。
光吸収部１３は、所定の光吸収率を有しており、不要な外光及び迷光を吸収する遮光部である。光吸収部１３は、後述する製造方法により、必要な映像光の通過に支障がない位置に配置されるように、正確に位置決めされて形成されている。具体的には、映像光が通過する領域である光透過部１４を残して出射側の全面に縞状に形成されており、単位プリズム形状１２に対応して同心円状の縞模様になっている。

光透過部１４は、光吸収部１３の間に設けられ、光が透過することができる透光部である。
プロジェクタ６から投射されて各単位プリズム形状１２で屈折及び全反射されて基部１１内を進行する光Ｌ１の全てが出射側の表面１１ｂのうち光透過部１４からそのまま出射される。
光吸収部１３は、プロジェクタ６から投射された光線の透過しない領域に形成されるため、基部１１の出射側の表面１１ｂから入射する外光Ｌ２の多くを吸収しながら、各単位プリズム形状１２で屈折及び全反射されて基部１１内を進行する必要な映像光である光Ｌ１は、各光吸収部１３で吸収されることなく出射する。

また、プリズムシート１０の入射側から入射するが、全反射面１２ｂにより全反射されずに進む迷光Ｌ３についても、光吸収部１３により吸収する。
図５は、外光Ｌ４がプリズムシート１０に入射した場合の光路の一例を示す図である。
図５に示す外光Ｌ４が光吸収部１３の間に形成される光透過部１４から進入してしまい、基部１１内を進行したとしても、再出射するときに光吸収部１３で吸収され、観察者側への出射を効果的に抑えることができる。

次に、本実施例におけるプリズムシート１０の製造方法について説明する。
プリズムシート１０の製造方法としては、光吸収部１３の形成方法によって、（Ａ）紫外線照射により光吸収部を形成する方法、（Ｂ）アブレーションにより光吸収部を形成する方法、の２種類に大別することができる。なお、これら２種類の方法は、プリズムシート１０の材質と光吸収部１３の材料との特性から、密着性、加工性等を考慮してより適した方法を選択するとよい。以下、この２種類の方法毎に説明する。

（Ａ：紫外線照射により光吸収部を形成する方法）
図６，７は、紫外線照射により光吸収部を形成する方法を工程順に並べて示した図である。
（工程Ａ−１（形状形成工程））
まず、単位プリズム形状１２の形状の逆形状を持つ金型を用いて、基部１１の入射側に単位プリズム形状１２を形成する。
基部１１の入射側に単位プリズム形状１２を形成するための第１の方法としては、上述したような金型を用いて、アクリル樹脂やスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合樹脂等からなる透明な樹脂を、プレス成形や射出成形、キャスティング成形等の手法により成形する方法を用いることができる。
また、基部１１の入射側に単位プリズム形状１２を形成するための第２の方法としては、上述したような透明な樹脂からなるシート上に紫外線硬化樹脂等の電離放射線硬化樹脂を塗布し、上述したような金型を用いて紫外線等を照射しながら成形する方法を用いることができる。
次に、このようにして入射側に単位プリズム形状１２が形成された基部１１の出射側に複数の光吸収部１３を形成する。

（工程Ａ−２（感光性層形成工程））
基部１１の出射側平坦面に、電離放射線硬化型樹脂層１４０をラミネート形成する。この電離放射線硬化型樹脂１４０としては、未硬化・硬化に関わらず透明で、ポジ型の感光性粘着層（露光した部分の粘着性が消失するタイプ）が好ましい。なお、電離放射線硬化型樹脂層１４０には、セパレータ１４１が貼り付けられている。

（工程Ａ−３（露光工程））
次いで、紫外線照射装置により単位プリズム形状１２側から紫外線を照射することによって、単位プリズム形状１２による屈折、反射に基づく光透過部１４，光吸収部１３に対応する非粘着部１４２，粘着部１４３を電離放射線硬化型樹脂層１４０に形成する。
ここで、紫外線は、プリズムシート１０が使用される背面投射型表示装置１，１’の映像光の投射光学系と同一又は光学的に等価な光学系を使用して紫外線照射装置から照射される。そうすることにより、紫外線と映像光の投射光学経路が同一になり、映像光の通過する予定の部分のみを紫外線が通過することとなる。
紫外線は、透明な基部１１及び透明な単位プリズム形状１２のみを透過して電離放射線硬化型樹脂層１４０に達するため、光透過部１４，光吸収部１３に対応する非粘着部１４２，粘着部１４３は、明確に区別されて形成される。

（工程Ａ−４）
非粘着部１４２，粘着部１４３が明確に区別されて形成された後、非粘着部１４２，粘着部１４３を残したまま、セパレータ１４１のみを取り外す。

（工程Ａ−５（遮光部形成工程−１））
非粘着部１４２，粘着部１４３が区別された電離放射線硬化型樹脂層１４０を有するレンズシートの全面に、転写シート基材１５１に黒色の着色層１５２が形成された転写シート１５０を、着色層１５２側で重ね合わせる。

（工程Ａ−６（遮光部形成工程−２））
最後に、粘着部１４３の粘着性を利用して、着色層１５２を未硬化部分にのみ残して、非粘着部１４２上の着色層１５２をレンズシートから転写シート基材１５１と共に剥離することにより、円弧線状の光吸収部１３が形成され、プリズムシート１０が完成する。

（Ｂ：アブレーションにより光吸収部を形成する方法）
図８は、レーザ光照射により光吸収部を形成する方法を工程順に並べて示した図である。
（工程Ｂ−１（形状形成工程））
この工程は、上述の工程Ａ−１と同様にして、基部１１の入射側に単位プリズム形状１２を形成する。

（工程Ｂ−２（遮光層形成工程））
基部１１の出射側平坦面に、光吸収性を有する光吸収層１６０を形成する。なお、光吸収層１６０の形成は、ラミネートであってもよいし、印刷、塗布など、どのような方法であってもよい。

（工程Ｂ−３（遮光層除去工程））
最後に、単位プリズム形状１２側からレーザ光を照射することによって、単位プリズム形状１２による屈折、反射に基づく光透過部１４に対応する位置の光吸収層１６０を溶融、昇華、燃焼、爆融、削摩等のアブレーションにより除去し、光透過部１４以外の部分に対応する位置にある遮光層１６０のみを残して光吸収部１３とし、プリズムシート１０が完成する。

次に、本実施例の具体例を用意し、比較例と比較して光吸収部１３の作用について説明する。
（具体例）
まず、単位プリズム形状１２の逆形状を持つ金型を用いて、透明なポリカーボネート樹脂（屈折率：１．５９）を成形し、入射側に単位プリズム形状１２が形成された基部１１を成形した。ここで、このようにして成形される基部１１は、横が１０１６ｍｍ、縦が７６２ｍｍ、厚さが４ｍｍの平面状とした。また、基部１１の入射側の単位プリズム形状１２は、そのレンズ頂角ｃ（図４参照）を３８度に固定し、光の入射角（３５度から７１度）に応じて各単位プリズム形状１２の屈折面の角度ａ及び全反射面の角度ｂを変化させている。また、単位プリズム形状１２のレンズピッチｐは、０．１１ｍｍとした。

次に、このようにして成形された基部１１の出射側の平坦面に光吸収部１３を形成した。すなわち、基部１１の出射側の平坦面に黒色インキをコーティングし、乾燥・硬化させる（膜厚：２μｍ）。その後、このプリズムシート１０が使用される背面投射型表示装置１，１’の投射光学経路と同角度でレーザ光線を基部１１の入射側（単位プリズム形状１２側）から照射し、光透過部１４の黒色インキをアブレーションにより除去した。このようにして得られたプリズムシート１０の出射側に、光の一部を全反射させて水平方向に拡散させる断面が台形状の拡散光学要素を有する水平拡散板１５（屈折率：１．５５）及び光拡散板１６を貼り合わせ、画面サイズが５０インチ（横１０１６ｍｍ、縦７６２ｍｍでアスペクト比が４：３）の透過型スクリーンとした。

なお、プリズムシート１０は、図１に示すように単位プリズム形状の同心円の中心位置Ｏが下側になるように配置され、水平拡散板１５は、台形状の断面形状を有する単位台形形状の間に光吸収部１５ａを有しており、単位台形形状及び光吸収部１５ａが水平方向に並ぶように配置されている。このように配置することにより、より多くの条件下においてコントラストの高く高画質な映像を表示することができる。これは、プリズムシート１０の光吸収部１３は、全体としてみると、水平方向に延在しており、主に上下方向の外光等に対して有効である。これに対して略直交するように配置された光吸収部１５ａは、主に左右方向の外光等に対して有効に働き、全体として様々な方向の外光等に対して、十分な遮光効果を得ることができるからである。

（比較例）
比較例として、プリズムシートの出射側に光吸収部を形成しない点を除いて、上述した具体的な実施例と同様の構成からなる透過型スクリーンを準備した。

（比較評価結果）
本実施例の具体例及び比較例による透過型スクリーンを垂直方向に立てて設置し、この透過型スクリーンの下端の中央から垂直方向に２８０ｍｍ下がり、かつ、その位置から手前側に４００ｍｍ離れた位置に配置されたプロジェクタにより、映像光を投射した。このプロジェクタから投影される映像光は、透過型スクリーンの下端において３５度の入射角度で入射し、上端に向かうにしたがい入射角度が大きくなり、上端における入射角度は、７１度である。

上述の状態で映像光を投影し、本実施例の具体例及び比較例について、表示される映像を観察した。その結果、具体例の透過型スクリーンでは、明るい室内であっても、画像のコントラストが低下せずコントラストの高い映像を表示し、また、二重像の発生もなく、良好な映像を観察することができた。
一方、比較例の透過型スクリーンでは、明るい室内では画像のコントラストが極端に低下して白茶けた画像となった。また、比較例の透過型スクリーンでは、スクリーン下方の領域に強い二重像が発生し、良好な画像が得られなかった。

以上説明したように、本実施例では、プリズムシート１０の平面状の基部１１のうち単位プリズム形状１２が形成された入射側とは反対側の出射側に複数の光吸収部１３が形成されている。そして、この光吸収部１３は、予め設定されている光源位置から投射されて単位プリズム形状１２により屈折及び全反射して基部１１内を進行する光Ｌ１（図４）が通過する光透過部１４以外の部分に選択的に形成されている。したがって、必要な映像光を遮ることがない。
また、プリズムシート１０の出射側から入射しようとする外光Ｌ２については、その多くが光吸収部１３によって吸収され、表面における反射を防止することができる（図４）。

さらに、プリズムシート１０の入射側から入射する光の内、単位プリズム形状１２の全反射面１２ｂにより全反射されない迷光Ｌ３は、その多くが吸収される。したがって、映像光の入射角が４５度から３５度程度と小さい場合であっても、二重像の発生を効果的に抑制することができる（図４）。
さらにまた、プリズムシート１０の出射側から光透過部１４を通過して入射してしまう外光Ｌ４については、基部１１内を進行しても、出射するときに光吸収部１３で吸収され、観察者側への出射を効果的に抑えることができる（図５）。

したがって、本実施例によれば、必要な映像光（光Ｌ１）の透過率を維持し、外光Ｌ２，Ｌ４、及び、迷光Ｌ３の悪影響を効果的に抑えることができ、明るい室内等であっても画像のコントラストを低下させることなく、良好な画像を表示することができる。

また、本実施例では、使用時における映像光の投射光学系と同一又は光学的に等価な光学系を使用して紫外線又はレーザ光を照射する、いわゆるセルフアライメントと呼ばれる手法により、光吸収部１３と光透過部１４とを区別して形成することとしたので、必要な映像光を遮らない位置に光吸収部１３を正確に位置決めして形成しながらも、その製造工程を簡単にすることができる。
以上説明したように本発明によれば、外光の反射が少なくて画像のコントラストが良好であり、かつ、モアレの発生も少なく、製造が容易なプリズムシート、及び、それを備えた背面投射型表示装置とすることができる。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、本実施例において、プリズムシート１０の入射側及び出射側のいずれか一方の表面に、反射率を低下させるコーティング層を積層するようにしてもよい。これにより、プリズムシート１０の表面での反射光を減少させることができるので、画像コントラストをさらに向上させることができる。

また、本実施例において、プリズムシート１０と断面が台形状のレンチキュラーレンズ要素及び光拡散板を組み合わせて透過型スクリーンとした例を示したが、これに限らず、例えば、図９に示すようにいわゆるブラックストライプと呼ばれる光吸収部４１を出射側に有した両面レンチキュラーレンズシート４０と組み合わせてもよし、図１０に示すように、入射側にレンチキュラーレンズ５２を有し、出射側に光吸収部４１と同様な光吸収部５１を有した片面レンチキュラーレンズシート５０と組み合わせてもよい。これらの場合、プリズムシート１０は、単位プリズム形状１２の同心円の中心位置Ｏが下側になるように配置し、両面レンチキュラーレンズシート４０又は５０は、光吸収部４１又は５１の長手方向が上下方向となるように配置することが望ましい。プリズムシート１０の光吸収部１３は、全体としてみると、水平方向に延在しており、主に上下方向の外光等に対して有効である。一方、これに略直交するように配置された光吸収部４１又は５１は、主に左右方向の外光等に対して有効である。したがって、両者を合わせることにより、様々な方向の外光等に対して、十分な遮光効果を得ることができ、コントラストの高く高画質な映像を表示することができる。

本実施例の背面投射型表示装置１における透過型スクリーン５とプロジェクタ６との関係を説明する斜視図である。 本実施例の背面投射型表示装置１の全体構成を示す図である。 背面投射型表示装置１の投射光路を変更した背面投射型表示装置１’の全体構成を示す図である。 プリズムシート１０を図１中のＡ−Ａ断面により切断して拡大した断面図である。 外光Ｌ４がプリズムシート１０に入射した場合の光路の一例を示す図である。 紫外線照射により光吸収部を形成する方法を工程順に並べて示した図である。 紫外線照射により光吸収部を形成する方法を工程順に並べて示した図である。 レーザ光照射により光吸収部を形成する方法を工程順に並べて示した図である。 両面レンチキュラーレンズと組み合わせた変形例を示す斜視図である。 片面レンチキュラーレンズと組み合わせた変形例を示す斜視図である。 従来の背面投射型表示装置の断面を示す図である。 従来のプリズムシート３０に外光Ｌ１０２が入射した場合を説明する図である。 従来のプリズムシート３０に小さい入射角度で映像光が入射する場合を示す図である。

符号の説明

１、１’ 背面投射型表示装置
２ キャビネット
３，４ 折り返しミラー
５ 透過型スクリーン
６ プロジェクタ
１０ プリズムシート
１１ 基部
１２ 単位プリズム形状
１２ａ 屈折面
１２ｂ 全反射面
１３ 光吸収部
１４ 光透過部

Claims (10)

1. 光源から入射する光を観察側へ出射させる透過型スクリーンに使用される全反射プリズムシートであって、
   入射した光を屈折させる屈折面と前記屈折面で屈折された光を観察側へ全反射する全反射面とを有し、入射側に突出して多数並べて形成された単位プリズム形状と、
   前記全反射面により全反射して観察側へ出射する光が透過する透光部と、
   前記透光部以外の部分であって、出射側に多数並べて形成された遮光部と、
   を備える全反射プリズムシート。
2. 請求項１に記載の全反射プリズムシートにおいて、
   出射側は、平面となっており、
   前記遮光部は、前記出射側の平面上に形成されていること、
   を特徴とする全反射プリズムシート。
3. 請求項２に記載の全反射プリズムシートにおいて、
   前記遮光部は、出射側の領域において、特定の位置に配置された前記光源から前記屈折面に入射して屈折した後に前記全反射面により全反射する光が通過する領域を残して前記出射側の全面に縞状に形成されていること、
   を特徴とする全反射プリズムシート。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートにおいて、
   前記単位プリズム形状は、シート面外に中心を有する同心円状に形成されていること、
   を特徴とする全反射プリズムシート。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートを製造する方法であって、
   少なくとも前記単位プリズム形状を形成した後において、特定の位置から入射側に光を照射することにより、照射される光の通過する光路の有無を利用するセルフアライメント法により前記透光部と前記遮光部とを作り分ける全反射プリズムシートの製造方法。
6. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートを製造する方法であって、
   前記単位プリズム形状を形成する形状形成工程と、
   露光することにより状態が変化する感光性層を出射側に形成する感光性層形成工程と、
   前記全反射プリズムシートを透過型スクリーンとして使用する状態における前記光源の相対位置と光学的に実質的に等しい相対位置から前記感光性層を露光する光を照射する露光工程と、
   を備える全反射プリズムシートの製造方法。
7. 請求項６に記載の全反射プリズムシートの製造方法であって、
   前記感光性層形成工程は、前記感光性層として、粘着性を有し、電離放射線により露光することにより硬化すると共に前記粘着性を失う電離放射線硬化型樹脂層を形成し、
   前記露光工程によっては露光せずに前記粘着性を維持している部分のみに、前記粘着性を利用して遮光性を有する粉体、又は、遮光性を有した転写層を付着させることにより前記遮光部を形成する遮光部形成工程を有すること、
   を特徴とする全反射プリズムシートの製造方法。
8. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートを製造する方法であって、
   前記単位プリズム形状を形成する形状形成工程と、
   遮光性を有する遮光層を出射側に形成する遮光層形成工程と、
   前記全反射プリズムシートを透過型スクリーンに使用する状態における前記光源の相対位置と光学的に実質的に等しい相対位置からレーザ光を照射し、前記レーザ光が通過する部分の前記遮光層を溶融、昇華、燃焼、爆融、削摩の少なくとも１つの作用により除去して前記透光部とし、残る部分を前記遮光部とする遮光層除去工程と、
   を備える全反射プリズムシートの製造方法。
9. 請求項５から請求項８までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートの製造方法において、
   前記光、又は、前記レーザ光の照射には、
   全反射プリズムシートが使用される透過型スクリーンを有する背面投射型表示装置の投射光学系を利用すること、
   を特徴とする全反射プリズムシートの製造方法。
10. 映像光を投射する光源部と、
    請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の全反射プリズムシートと、
    前記光源部が投射する映像光を前記全反射プリズムシートへ投射する投射光学系と、
    を備える背面投射型表示装置。
    

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