JP2006251438A

JP2006251438A - Composite optical element

Info

Publication number: JP2006251438A
Application number: JP2005068648A
Authority: JP
Inventors: Toyohide Sonoda; 豊英園田
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rear projection type screen that exhibits high contrast and is capable of easily controlling a vertical field angle and a horizontal field angle. <P>SOLUTION: The composite optical element 100 includes: a lenticular lens 102; a plurality of lens columns 103, each of which is disposed on the emission side rather than on the side of the lenticular lens 102, extends almost perpendicular to the length direction of the lenticular lens 102, has two inclination faces inclined to incident light and uses the inclination faces such that incident light passed through the lenticular lens 102 is reflected/refracted by at least part of the inclination faces or condensed by both the inclination faces; light intercepting layers 104 disposed on the non-condensing position of the lenticular lens 102 and the non-condensing positions of the plurality of lens columns 103; and a Fresnel lens 101 disposed on the incident face side of the lenticular lens 102. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

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。 The present invention relates to a composite optical element used in, for example, a rear projection screen.

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。 Rear-projection screens used in rear projection TVs, etc., can diffuse the projection light to obtain the brightness and uniformity of the screen, and even when viewed from an oblique direction, an image with a certain level of brightness can be observed In order to make it possible, the Fresnel lens sheet is arranged on the light source side, and the lenticular lens sheet is arranged on the emission side. The Fresnel lens sheet refracts the projection light into a substantially parallel light, and the lenticular lens sheet scatters the projection light to form an image.

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。 In recent years, with the aim of reducing the depth of a rear projection type screen, an oblique rear projection type display device has been proposed in which projection light is obliquely enlarged and projected onto the screen to show a large screen. In this case, it is more advantageous in terms of transmission efficiency that the Fresnel lens sheet is provided with a lens on the incident side.

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。 In addition, a screen using a light diffusion sheet is known for improving the visibility of an observer. This light diffusing sheet is a lenticular lens sheet in which, for example, a surface of a transparent film is processed to be uneven, a resin film containing light diffusing fine particles inside, and cylindrical lenses arranged in parallel in one plane Further, there is a sheet or the like in which wedge-shaped low refractive regions are arranged in one plane and embedded with a high refractive index resin, and light is scattered by interface reflection or refraction. Further, a combination of a plurality of these sheets is also used. These aim to improve visibility by diffusing projection light over a wide range using the difference in refractive index between the film, air, fine particles, and resin interface, and emitting the light to the viewer.

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。 However, image light is irregularly reflected by the surface of the sheet on which light diffusing fine particles and irregularities are formed, and a lot of stray light is generated, resulting in a decrease in display surface brightness, contrast, and ghost.

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。 Therefore, Patent Document 1 discloses a light diffusion sheet that has little angle dependency. Specifically, as shown in FIG. 7, the light diffusion sheet 10 includes a transparent support 11, a lens unit 12, and a diffusion layer 15. The lens portion 12 is formed of a material having a predetermined refractive index N1, and a transparent low refractive index layer 13 having a refractive index N2 lower than N1 is formed on a portion forming the trapezoid hypotenuse of the lens portion 12.

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。 Further, the region 14 having a triangular cross-sectional shape sandwiched between the adjacent lens portions 12 is filled with a material containing a substance that absorbs external light.

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。 The lens portion 12 has a substantially trapezoidal cross section, and sin (90−θ)> N2 / N1 and N1 <1 / when the angle between the trapezoid hypotenuse of the lens portion 12 and the normal line of the light emitting portion is θ. sin2θ
Patent Document 1 introduces a light diffusion sheet characterized by having the following relationship.

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。 However, when the lens is formed in a one-dimensional direction, the length of the upper base of the trapezoidal structure is reduced by designing it so that all of the incident light can be emitted when parallel light is incident from the incident side to the interface whose slope is a flat surface. Cannot be less than 1/3 of the length of If the incident light of the screen is designed to have an angular distribution and the light is reflected only once from the slope, it is difficult to improve the contrast because the length of the upper base must be further increased. When the lens is formed in the two-dimensional direction, the light-shielding rate is 1- {1- (light-shielding rate when it is made by repeating one-dimensional direction)} ²
Therefore, the shading rate can be increased as compared with the case of forming in a one-dimensional direction, but it is very difficult to manufacture.

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。 Patent Document 2 discloses a lenticular lens sheet in which a light shielding layer is provided leaving a region through which light reaching from a light source passes on a surface where the focal points of lenses are arranged. By suppressing the reflection of external light and the passage of stray light with the light shielding layer, the improvement of contrast and the occurrence of ghost are suppressed.

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。 As shown in FIG. 8, the lens sheet 20 includes a lenticular lens sheet 21, a light shielding layer 22, a diffusion layer 23, and a transparent resin protective sheet 24. The lenticular lens sheet 21 includes a lens portion 21a and a transparent support 21b. In general, the lens portion 21a is formed on the transparent support 21b using a photocurable resin. A light shielding layer 22 is provided at a non-condensing position of the lenticular lens sheet 21, that is, a light non-passing position. The light-shielding layer 22 forms a photosensitive layer and a non-photosensitive portion pattern corresponding to the lens pattern on the photosensitive layer by exposing from the lens portion side after forming a photosensitive layer on the flat portion of the lenticular lens sheet 21. It is formed by transferring black paint to the non-photosensitive portion using the photosensitive pattern.

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。 Further, a diffusion layer 23 is provided on the emission side (lower side in the figure) of the lenticular lens sheet 21. In the lens sheet 20, the viewing angle performance in the horizontal direction is mainly obtained by diffusion by the incident lens, but the diffusion function in the vertical direction is achieved by the diffusion layer 23. The lenticular lens sheet 21 is provided with a transparent resin protective sheet 24 called a front plate via a diffusion layer 23. The transparent resin protective sheet 24 has a role of protecting the lenticular lens sheet 21.

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。 The influence of the difference in the light shielding ratio on the contrast will be described with reference to FIG. When trying to express darkness on a rear projection screen, if the external light is reflected and superimposed on the image light, the darkness becomes difficult to perceive. Since the exit surface 302a of the rear projection display device 30a shown in FIG. 9 (a) has a low light shielding rate, the intensity of the reflected light 32 of the external light 31 is also increased, and the light in the image light 33 emitted from the light source 301a is light. It becomes difficult to identify a weak part. However, since the exit surface 302b of the rear projection display device 30b shown in FIG. 9B has a high light shielding rate, the intensity of the external light reflected light 32 is reduced, and the light intensity in the image light 33 emitted from the light source 301b is reduced. It becomes easy to identify a weak part and the contrast becomes high.

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。 The light emitted from the light source 301 in FIG. 9 forms an image near the screen while spreading. The exit surface 302 is provided with a diffusion layer that scatters light incident in parallel so as to have a specific angular distribution in each of the vertical and horizontal directions, and has a structure on the assumption that parallel light is incident. Therefore, a Fresnel lens sheet 303 is provided on the incident side of the emission surface 302 in order to collimate the light. The Fresnel lens sheet 303 is composed of lenses having a fine pitch that is concentric and equidistant at regular intervals.

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。
特開２００３−５７４１６号公報特開平９−１２０１０１号公報 However, an actual rear projection type display device often has two optical elements, a Fresnel lens sheet provided for collimating light and a screen for scattering, mounted in layers, and when the device vibrates during transportation. They tend to rub against each other and cause damage and fine powder.
JP 2003-57416 A JP-A-9-120101

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。 The present invention has been made in view of such a background, and it is an object of the present invention to provide a rear projection screen that exhibits high contrast and can easily control a vertical viewing angle and a horizontal viewing angle. It is another object of the present invention to provide a rear projection type screen having the functions as described above and which does not generate fine powder due to collision between optical elements, and a method for manufacturing the same.

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。 The composite optical element according to the first aspect of the present invention is provided with a lenticular lens and an exit side from the lenticular lens, extends in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the lenticular lens, A plurality of lens rows each having two inclined surfaces inclined with respect to each other and condensing incident light that has passed through the lenticular lens by reflection / refraction or at least part of the inclined surfaces; and the lenticular lens and the The light-shielding layer provided in the non-condensing position of the several lens row | line | column and the Fresnel lens provided in the entrance plane side of the said lenticular lens are provided. By having such a configuration, it is possible to improve the viewing angle characteristics with respect to the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the lenticular lens.

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、

ただし、

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。 The composite optical element according to the second aspect of the present invention is the composite optical element described above, wherein the pitch P (mm) of the moire fringes between the lenticular lens and the plurality of lens arrays and the pitch of the moire fringes between the Fresnel lenses. When PP (mm) is H (mm), the pitch of the plurality of lens rows is V (mm), and the pitch of the Fresnel lens is F (mm),

However,

And satisfy
m + 0.3 ≦ H / V ≦ m + 0.7
Or m + 0.3 ≦ V / H ≦ m + 0.7
Satisfy one of the following, and
n + 0.3 ≦ V / F ≦ n + 0.7
Or n + 0.3 ≦ F / V ≦ n + 0.7
(Where i, j, m and n are natural numbers of 5 or less)
One of the above is satisfied. With such a configuration, the occurrence of moire can be reduced and display performance can be improved.

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。 The composite optical element according to a third aspect of the present invention is the composite optical element described above, wherein the plurality of lens rows are formed of a cylindrical lens or a wedge-shaped lens. Thereby, the brightness of the entire screen can be made high and uniform.

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。 The composite optical element according to a fourth aspect of the present invention is the composite optical element described above, wherein the light shielding layer has a lattice shape or a two-layer stripe shape. By having such a configuration, it is effective for improving the contrast.

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。 The composite optical element according to a fifth aspect of the present invention is the above-described demoted composite element, wherein the Fresnel lens has a lower refractive index on the incident surface side of the lenticular lens than the plurality of lens rows. And a Fresnel lens structure is formed on the incident surface side of the resin layer. Thus, a composite optical element in which a Fresnel lens is integrated can be provided.

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。 The composite optical element according to a sixth aspect of the present invention is the composite optical element described above, wherein the Fresnel lens has an adhesive layer having a refractive index lower than that of the plurality of lens rows on the incident surface side of the lenticular lens. It is pasted through an adhesive layer. Thereby, it is possible to manufacture a composite optical element in which a Fresnel lens is integrated more easily.

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。 The composite optical element according to a seventh aspect of the present invention is the composite optical element according to the composite optical element described above, wherein the Fresnel lens is a Fresnel lens that realizes a function of total reflection or a combination of refraction and total reflection.

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。 A composite optical element according to an eighth aspect of the present invention is the composite optical element described above, in which a sheet containing a diffusing agent is bonded to the exit surface side of the composite optical element. Thereby, the luminance of the entire screen can be made uniform.

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。 The composite optical element according to the ninth aspect of the present invention is the composite optical element described above, wherein an antireflection layer, a hard coat layer, a polarizing filter layer, an antistatic layer, an antiglare treatment layer, At least one of an antifouling treatment layer and a touch sensor layer is provided. In the present invention, only one of these functions may be provided, or a plurality of functions may be provided.

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。 The composite optical element according to a tenth aspect of the present invention is the composite optical element as described above, wherein the plurality of lens arrays have a substantially trapezoidal cross-sectional shape, and the lower base of the trapezoid is formed as a light incident portion and an upper base. Is formed of a material having a predetermined refractive index N1, and a transparent low-refractive index layer having a refractive index N2 lower than N1 is formed in a portion forming the trapezoid hypotenuse of the plurality of lens rows. When the angle formed by the trapezoid hypotenuse and the normal line of the light emitting part is θ,
sin (90−θ)> N2 / N1
And N1 <1 / sin2θ
Have the relationship By having such characteristics, the luminance can be increased.

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×ｘ^２／（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。 A composite optical element according to an eleventh aspect of the present invention is the composite optical element described above, wherein, instead of the above-described features, the plurality of lens arrays have a parabolic parabolic shape and a convex shape on the light output portion. The plurality of lens rows are embedded with a transparent low refractive index layer having a refractive index N2 lower than N1, and the plurality of lens rows are embedded in the plurality of lens rows. T = A × x ² / (H / 2) where H is the width of one lens row and T is the height, where x is a distance in the horizontal direction from the bottom surface of the lens. ,
2 <A <4
And the refractive index N1 of the plurality of lens rows and the refractive index N2 of the transparent low refractive index layer are
2A> tan (arcsin (N2 / N1))
May have the following relationship. By having such characteristics, refraction and total reflection can be used together, and the brightness of the entire screen can be made higher and more uniform.

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。 A composite optical element according to a twelfth aspect of the present invention is the composite optical element described above, wherein, instead of the above-described features, the plurality of lens arrays have a hyperbolic cross-sectional shape and are convex to the light output portion. The plurality of lens rows may be embedded with a transparent low-refractive index layer having a refractive index N2 lower than N1, which is arranged in a shape and made of a material having a predetermined refractive index N1. By having such a feature, the brightness of the entire screen can be made higher and more uniform.

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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the viewing angle control of a horizontal / vertical direction can be performed and the composite optical element which can improve contrast can be provided. Moreover, the damage by the contact between optical elements and generation | occurrence | production of fine powder can be prevented.

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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, these figures and description illustrate this invention, and do not restrict | limit the scope of the present invention. It goes without saying that other embodiments may belong to the category of the present invention as long as they are consistent with the present invention.

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。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a schematic diagram of an example of a composite optical element according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, a composite optical element 100 according to this embodiment includes a Fresnel lens layer 101 that converts incident light into substantially parallel light in order from the incident side (upper side in the figure), and the light in the vertical direction ( The lenticular lens layer 102 diffuses in the front-rear direction, the light diffusion layer 103 diffuses light in the horizontal direction (left-right direction), and the light-shielding layer 104.

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。 The Fresnel lens layer 101 makes incident light substantially parallel light. The Fresnel lens layer 101 may refract incident light to convert it into parallel light, reflect it at a sawtooth portion to convert it into parallel light, or use both together. Since the Fresnel blade faces the incident side, it is preferably designed to collimate light from the light source by reflection and a combination of reflection and refraction.

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。 The lenticular lens layer 102 is made of a thermoplastic resin or an ionizing radiation curable resin. Examples of the thermoplastic resin include PMMA resin, PC resin, PS resin, MS resin, AS resin, ABS resin, PE resin, PET resin, and polyvinyl chloride resin. The ionizing radiation curable resin is made of a material such as epoxy acrylate or urethane acrylate having the same performance. Further, the lenticular lens layer 102 may contain an additive such as a light diffusing material. Further, the lenticular lens layer 102 may be either a single layer or multiple layers.

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。 The shape of the lenticular lens layer 102 may be any shape as long as it collects light at the position of the light shielding layer 104, but an elliptical lens is used to focus light on the smallest possible area of the light shielding layer 104. It is preferable that

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。 The light diffusion layer 103 includes a lens portion 1031, a transparent low refractive index layer 1032, and an inter-lens portion 1033. The lens portion 1031 is formed of a material having a predetermined refractive index N1. The transparent low refractive index layer 1032 is formed of a material having a refractive index N2 lower than N1. The inter-lens portion 1033 is formed of a material containing a substance that absorbs external light.

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。 The lens portion 1031 is usually made of a material such as urethane acrylate having ionizing radiation curability. The lens portion 1031 forms a lens by totally reflecting incident light at the interface of the transparent low refractive index layer 1032. That is, a lens is formed between adjacent transparent low refractive index layers 1032. This lens extends in a direction substantially orthogonal to the direction in which the lens of the lenticular lens layer 102 extends (that is, the longitudinal direction), and its cross section 1034 (portion surrounded by a dotted line in FIG. 1) is substantially trapezoidal. Become. That is, the lens is formed of a trapezoidal column. A plurality of lenses having such a shape are arranged in parallel to form a plurality of lens rows.

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。 Further, when the angle formed by the trapezoid hypotenuse of each lens row of the lens unit 1031 and the normal line of the light emitting unit is θ,
sin (90−θ)> N2 / N1 and N1 <1 / sin2θ
Have the relationship In addition, although the lens part 1031 in this example is comprised integrally with the lenticular lens layer 102, you may comprise by another layer.

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。 The transparent low refractive index layer 1032 is formed of a material having a refractive index lower than that of a transparent resin such as silica. The transparent low refractive index layer 1032 is a flat layer having an inclined surface inclined with respect to the main surface of the composite optical element 100. The transparent low refractive index layer 1032 constitutes two oblique sides of a triangular prism having an isosceles triangular cross section with the incident side as a vertex. The transparent low refractive index layer 1032 totally reflects incident light at the interface with the lens portion 1031. The light totally reflected by the transparent low refractive index layer 1032 is collected at the position of the light shielding layer 104.

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。 The inter-lens portion 1033 is an inner region of a triangular prism constituted by an interface between the flat transparent low refractive index layer 1032 and the transparent support 103. The inter-lens portion 1033 has a bottom surface (interface with the transparent support 103), a partial region of the bottom surface, or the entire inter-lens portion 1033 colored with a light-absorbing material, carbon, pigment, or a predetermined dye to a predetermined concentration. Yes. Or you may make it fill with the filler which shows a light absorbency, and may form the light shielding layer 104 in the bottom part of the part 1033 between lenses.

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。 FIG. 2 shows a schematic diagram of the light shielding layer 104 formed based on the light collection of the lenticular lens layer 102 and the light diffusion layer 103. When the condensing position of the lenticular lens layer 102 and the light diffusion layer 103 is on the same surface, the light shielding layer 104 is formed on that surface. When the condensing positions of the lenticular lens layer 102 and the light diffusion layer 103 do not match, the light shielding layer 104 is formed on the surface of each condensing position.

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。 The light shielding layer 104 formed at the non-condensing position of the lenticular lens layer 102 is provided in a lattice shape so as to form discrete and independent island-shaped openings due to the influence of the inter-lens portion 1033 of the light diffusion layer 103. It is done. Reference numeral 1041 denotes a light shielding layer formed at a non-condensing position of the light diffusion layer 103, and 1042 denotes a shape of the light shielding layer formed at a non-condensing position of the lenticular lens layer 102. Reference numeral 1043 denotes the shape of the light shielding layer 104 formed when the condensing surfaces of the lenticular lens layer 102 and the light diffusion layer 103 are the same.

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。 As an example of the manufacturing method of the light shielding layer 104, the method using the difference in adhesiveness of the polymer layer will be described in detail. The photosensitive layer is formed on the flat surface opposite to the surface on which the lens of the composite optical element of the present invention is formed. The photosensitive layer can be formed using, for example, an ultraviolet curable resin. This photosensitive layer is formed by printing, coating, transfer or the like.

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。 The photosensitive layer is irradiated with ultraviolet rays from the lenticular lens layer 102 using a light source. At this time, the irradiated ultraviolet rays enter the light diffusion layer 103 as striped light extending in the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 1) by the lenticular lens layer 102, but are blocked by the inter-lens portion 1033. Therefore, the photosensitive layer is irradiated in an island shape discretely and independently. The uncured photosensitive layer is exposed to ultraviolet rays collected by the lens and cured to become non-tacky. Here, the part which is not condensed by the lens function remains adhesive.

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。 Further, this photosensitive layer is also provided at a position where the light striped light in the front-rear direction in FIG. 1 is collected by the light diffusion layer 103, and the portion condensed in the front-rear direction stripe shape is cured and non-adhesive. Will have. These non-tacky photosensitive layers are indicated by white portions in FIG.

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。 The photosensitive layer having adhesiveness is colored black, and the light shielding layer 104 is formed. As a method for coloring the photosensitive layer, there is a method in which the transfer ink layer (black) of the transfer sheet is superposed on the photosensitive layer, and the ink layer is transferred only to the adhesive photosensitive layer. During this transfer, the ink layer is not transferred to the non-tacky photosensitive layer.

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。 Alternatively, a photosensitive film may be laminated on the light shielding layer 104, and the laminated film may be cured by irradiation with ultraviolet rays to form a protective layer so that the ink layer of the photosensitive layer does not peel off. As another coloring method, there is a method of spraying black toner of carbon black on the entire surface and removing the black toner sprayed on the non-adhesive photosensitive layer.

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。 In addition, when the bottom surface of the inter-lens portion 1033 and the light-shielding layer 104 are at the same position as shown in FIG. 1, if the light-shielding layer 104 is realized by printing having a self-alignment function typified by chromalin printing, the inter-lens portion 1033 Since the light shielding layer can be provided on the bottom surface, the inter-lens portion 1033 itself does not need to contain a light-absorbing component, and the entire inter-lens portion 1033 may be a transparent resin. The lenticular lens layer 102 shown in FIG. 1 is a convex lens on the incident side, but the same effect can be obtained by making the lenticular lens layer 102 a concave lens on the incident side and satisfying N3> N1. .

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。 The Fresnel lens layer 101 is made of a transparent resin having a refractive index of N3, and is integrally formed with the lenticular lens layer 102 made of a transparent resin having a refractive index of N1 embedded in the Fresnel lens layer 101 and satisfying N3 <N1. It is preferable. The light diffusing layer 103 is preferably made of a transparent resin having a refractive index N2 that satisfies N2 <N1 on two inclined surfaces that are embedded in the resin forming the lenticular lens layer 102 and face the light source.

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。 Further, the Fresnel lens layer 101 is not necessarily made of a resin having a refractive index N3, and the lenticular lens layer 102 may be filled with an adhesive or adhesive 106 having a refractive index N3 and bonded to the Fresnel lens layer 101. An example of this is shown in FIG. In this case, the refractive index of the Fresnel lens can be arbitrarily selected.

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。 As described above, the Fresnel lens layer 101 is directly formed on the composite optical element 100, and the function of collimating the light from the light source for projection display is included, so that it is mechanical to the display device to which the composite optical element 100 is attached. Even if the movement is applied, it is possible to prevent damage and generation of fine powder due to contact between optical elements.

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。

Here, in the composite optical element 100 according to the present embodiment, when the pitch of the Fresnel lens layer 101 is F, the pitch of the lenticular lens layer 102 is H, and the pitch of the light diffusion layer 103 is V, the lenticular lens layer 102 and the light The pitch P of moire fringes generated between the diffusion layer 103 is expressed by the following formula (1).

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。

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。 Further, the pitch P of moire fringes generated between the lenticular lens layer 102 and the light diffusion layer 103 and the pitch PP of moire fringes generated between the Fresnel lens layers 101 calculated by the above formula are as follows. It is represented by Formula (2).

As shown by the formula (2), when PP is 3 mm or less, it is possible to prevent display performance from being deteriorated due to the generated moire.

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。 Further, in order to satisfy the above formula (2) and to suppress moire generated between the lenticular lens layer 102 and the light diffusion layer 103 as known in the art, the pitch H of the lenticular lens layer 102 is The ratio with the pitch V of the light diffusion layer 103 is
m + 0.3 ≦ H / V ≦ m + 0.7 (3)
Or
m + 0.3 ≦ V / H ≦ m + 0.7 (4)
Between the pitch F of the Fresnel lens layer 101 and the pitch V of the light diffusion layer 103 in order to satisfy any one of the above and to suppress moire generated between the Fresnel lens layer 101 and the light diffusion layer 103. The ratio is
n + 0.3 ≦ V / F ≦ n + 0.7 (5)
Or
n + 0.3 ≦ F / V ≦ n + 0.7 (6)
(Where i, j, m and n are natural numbers of 5 or less)
It is necessary to satisfy one of these. With such a configuration, generation of moire can be reduced and display performance can be improved.

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。 The composite optical element according to the present invention can also be formed on a transparent support 105 made of a transparent resin film having ultraviolet transparency as shown in FIG. As a material of the transparent support 105, for example, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyvinyl chloride, or the like is used.

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。 As described above, the composite optical element according to the first embodiment extends in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the lenticular lens layer 102 and the lenticular lens, and is more on the exit side than the lenticular lens layer 102. A plurality of lens arrays, each of which has two inclined surfaces inclined with respect to the incident light, and the incident light that has passed through the lenticular lens is totally reflected by the inclined surfaces. Therefore, there is an effect that it is possible to improve the viewing angle characteristics with respect to the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the lenticular lens.

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。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, an example in which the interface of the transparent low refractive index layer 1032 of the light diffusion layer 103 is a plane is shown, but a curved surface that is convex on the exit side or a polyhedron close to a curved surface may be used. In order to narrow the light passage region most, the transparent low refractive index layer 1032 interface should be a curved surface, more preferably a parabolic surface as shown in FIG. The incident light 200 is reflected or refracted at the interface of the transparent low-refractive index layer 1032 to be condensed at a point indicated by 201. Further, when the transparent support 103 is omitted and the light shielding layer 104 is formed on the surface including the upper bottom of the light diffusion layer 103, it is not necessary to color the inter-lens portion 1033 to provide light shielding properties. It can consist only of transparent resin.

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×ｘ^２／（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。 When the interface of the transparent low refractive index layer 1032 is a paraboloid, this cross-sectional shape is T = A × x ² / (H / 2).
When satisfying the relationship,
2 <A <4
The range is preferable. Further, when the light shielding ratio is 50% or more, it is sufficient that refraction occurs up to a position that is H / 4 away from the edge of the wedge shape, and total reflection occurs before that, so 2A> tan (arcsin (N2 / N1))
It is preferable to satisfy the relationship.

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。 Further, as shown in FIG. 6, if the interface of the transparent low refractive index layer 1032 is a hyperbola, the incident parallel light can be condensed at one point, so that the light shielding rate can be further increased. The incident light 200 is refracted at the interface of the transparent low refractive index layer 1032 and condensed at a point indicated by 201. In this case, since the light absorption component cannot be added to the inter-lens portion 1033, the light shielding layer 104 is formed in a lattice shape on the emission surface.

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。 As described above, in the present invention, the light shielding ratio is improved by adopting a composite structure in which the light diffusion layer 103 is added with the lenticular lens sheet layer, and further the light shielding ratio is improved by improving the structure of the light diffusion layer 103 from the prior art. And improved contrast.

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。 Other embodiments.
Embodiments of the present invention are not limited to these, and an antireflection layer, a hard coat layer, a polarizing filter layer, an antistatic layer, and an antiglare treatment layer are provided on the exit surface side of the composite optical element of the present invention. In addition, at least one of an antifouling treatment layer and a touch sensor layer may be provided. In the present invention, only one of these functions may be provided, or a plurality of functions may be provided.

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。 Note that the above-described composite optical element does not need to be formed integrally, and may be formed of a plurality of independent members, but is preferably formed integrally.

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。It is the schematic which shows an example of the composite optical element which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is the schematic which shows an example of the light shielding layer which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is the schematic which shows the other example of the composite optical element which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is the schematic which shows the other example of the composite optical element which concerns on Embodiment 1 of this invention. 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。It is the schematic which shows an example of the composite optical element which concerns on Embodiment 2 of this invention. 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。It is the schematic which shows the other example of the composite optical element which concerns on Embodiment 2 of this invention. 従来の光拡散スクリーンを示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional light-diffusion screen. 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。It is the schematic which shows the lenticular lens sheet | seat which provided the conventional light shielding layer. 遮光層の影響について示す概略図である。It is the schematic shown about the influence of a light shielding layer.

Explanation of symbols

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Compound optical element 101 Fresnel lens layer 102 Lenticular lens layer 103 Light-diffusion layer 1031 Lens part 1032 Transparent low-refractive-index layer 1033 Inter-lens part 1034 Section 104 Light-shielding layer 105 Transparent support 106 Adhesive 200 Light source 201 Condensing point

Claims

Lenticular lenses,
Provided on the exit side of the lenticular lens, extending in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the lenticular lens, having two inclined surfaces inclined with respect to incident light, and passed through the lenticular lens A plurality of lens arrays that collect incident light by reflection / refraction or both at least on a part of the inclined surface;
A light shielding layer provided at a non-condensing position of the lenticular lens and the plurality of lens rows;
A composite optical element comprising: a Fresnel lens provided on the incident surface side of the lenticular lens.

The pitch P (mm) of moire fringes between the lenticular lens and the plurality of lens rows and the pitch PP (mm) of moire fringes between the Fresnel lenses are as follows:
When the pitch of the lenticular lens is H (mm), the pitch of the plurality of lens rows is V (mm), and the pitch of the Fresnel lens is F (mm),

However,

And satisfy
m + 0.3 ≦ H / V ≦ m + 0.7
Or m + 0.3 ≦ V / H ≦ m + 0.7
Satisfy one of the following, and
n + 0.3 ≦ V / F ≦ n + 0.7
Or n + 0.3 ≦ F / V ≦ n + 0.7
The composite optical element according to claim 1, wherein i, j, m, and n satisfy any one of the following: 5 or less.

3. The composite optical element according to claim 1, wherein the plurality of lens rows are formed of a cylindrical lens or a wedge-shaped lens.

The composite optical element according to claim 1, wherein the light shielding layer has a lattice shape or a two-layer stripe shape.

The Fresnel lens is provided by providing a transparent resin layer having a refractive index lower than that of the plurality of lens rows on the incident surface side of the lenticular lens, and forming a Fresnel lens structure on the incident surface side of the resin layer. The composite optical element of any one of Claims 1-4.

The said Fresnel lens is stuck to the entrance plane side of the said lenticular lens via the contact bonding layer or adhesive layer which has a refractive index lower than these lens rows. The composite optical element described.

A composite optical element, wherein the Fresnel lens according to any one of claims 1 to 6 is a Fresnel lens in which a function is realized by total reflection or a combination of refraction and total reflection.

The composite optical element according to claim 1, wherein a sheet containing a diffusing agent is bonded to the emission surface side of the composite optical element.

At least one of an antireflection layer, a hard coat layer, a polarizing filter layer, an antistatic layer, an antiglare treatment layer, an antifouling treatment layer, and a touch sensor layer is provided on the exit surface side of the composite optical element. The composite optical element according to any one of claims 1 to 8.

Each of the plurality of lens rows has a substantially trapezoidal cross-sectional shape, and is formed of a material having a predetermined refractive index N1 while the lower base of the trapezoid has a light entrance portion and the upper base has a light exit portion. ,
A transparent low-refractive index layer having a refractive index N2 lower than N1 is formed on a portion forming the trapezoid hypotenuse of the plurality of lens rows,
When the angle formed by the trapezoid hypotenuse and the normal line of the light emitting part is θ,
sin (90−θ)> N2 / N1
And N1 <1 / sin2θ
The composite optical element according to any one of claims 1 to 9, wherein

The plurality of lens rows are formed of a material having a predetermined refractive index N1 while a cross-sectional shape of the plurality of lens rows is a parabola and arranged in a convex shape at the light-emitting portion.
The plurality of lens rows are embedded with a transparent low refractive index layer having a refractive index N2 lower than N1,
T = A × x ² / (H / 2) where the width of one of the plurality of lens rows is H and the height is T, where x is a distance of the lens from the bottom of the lens. value,
2 <A <4
Have the relationship
And the refractive index N1 of the plurality of lens rows and the refractive index N2 of the transparent low refractive index layer are:
2A> tan (arcsin (N2 / N1))
The composite optical element according to any one of claims 1 to 9, wherein

The plurality of lens rows are formed of a material having a predetermined refractive index N1 and a hyperbolic cross-sectional shape, arranged in a convex shape at the light output portion,
The composite optical element according to claim 1, wherein the plurality of lens rows are embedded with a transparent low refractive index layer having a refractive index N2 lower than N1.