JP2007309983A - レンズアレイシート、レンズアレイシートの製造方法、透過型スクリーン、背面投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単位レンズによる光の集光性がよく、映像のコントラストを高めることができるレンズアレイシート、レンズアレイシートの製造方法、及び、これを用いた透過型スクリーン、背面投射型表示装置を提供する。
【解決手段】入射側に突出し、長軸を回転中心とし、長軸がシート面と直交する回転楕円体の一部を形状とする単位レンズ１２１ａを複数並べ、レンズアレイ１２１を形成した。単位レンズ１２１ａは、長半径をａ、短半径をｂ、屈折率をｎとしたとき、（１−（１／ｎ）²）×０．９５≦（ｂ／ａ）²≦（１−（１／ｎ）²）×１．０５を満たすものとした。
【選択図】図７

Description

本発明は、リアプロジェクションテレビ等に用いられるレンズアレイシート、レンズアレイシートの製造方法、透過型スクリーン、背面投射型表示装置に関するものである。

映像光をスクリーンの背面側から投射して表示するリアプロジェクションテレビ等の背面投射型表示装置では、映像光を投影するスクリーンとして、透過型スクリーンが用いられている。この透過型スクリーンには、光を拡散させる作用を有する光学シートが用いられており、観察者が映像光を視認しやすいように、視野角の向上やコントラストの向上等を図るための様々な手段が用いられている。

スクリーンに対する全ての方向において、良好な視認性を得ることができる視野範囲の広い透過型スクリーンとするためには、投射された映像光を、水平方向だけではなく垂直方向にも拡散させる必要がある。
そこで、光を拡散させる光学シートとして、入射側に突出した略半球状の単位レンズが２次元方向に複数配列されたレンズアレイを有するレンズアレイシートを用いることが知られている。また、そのようなレンズアレイシートの出射側の面の光が透過しない部分に、遮光性を有する遮光層を設けてコントラストを向上させることも知られている（例えば、特許文献１）。

しかし、従来のレンズアレイシートは、集光特性が単位レンズの形状に左右され、レンズアレイシートの出射側の面の光を透過させる透過部を小さくすることができず、そのため遮光層の面積を大きくできなかった。
特開２００３−１７７４７６号公報

本発明の課題は、単位レンズによる光の集光性がよく、映像のコントラストを高めることができるレンズアレイシート、レンズアレイシートの製造方法、及び、これを用いた透過型スクリーン、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、光源部から投射された映像光を観察側へ出射する透過型スクリーンに用いられるレンズアレイシートであって、前記映像光の入射側に単位レンズ（１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ）を２次元方向に複数並べて形成されたレンズアレイ（１２１，２２１，３２１）を有し、前記単位レンズの表面は、シート面内で直交する２方向における断面形状が、入射側に突出した同一の曲線を含むこと、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載のレンズアレイシートにおいて、前記レンズアレイ（１２１，２２１，３２１）は、同一形状の前記単位レンズ（１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ）が２次元方向に複数並べて形成されていること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のレンズアレイシートにおいて、前記曲線は、楕円の一部であること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項４の発明は、請求項３に記載のレンズアレイシートにおいて、前記単位レンズ（１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ）の形状は、楕円形状を楕円の長軸又は短軸を中心として回転させた回転楕円体の一部であること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載のレンズアレイシートにおいて、前記回転楕円体は、長軸がシート面に対して直交しており、前記楕円の長半径をａ、短半径をｂ、前記単位レンズの屈折率をｎとするとき、（１−（１／ｎ）²）×０．９５≦（ｂ／ａ）²≦（１−（１／ｎ）²）×１．０５を満たすこと、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズ（１２１ａ，３２１ａ）の外形形状は、シート面上で直交する２方向で長さが異なっていること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズ（１２１ａ，３２１ａ）の外形形状は、隣接する単位レンズとの境界に直線部分を含むこと、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、前記レンズアレイ（１２１，２２１，３２１）よりも出射側に遮光性を有する遮光層（１２３）が形成されていること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項９の発明は、請求項８に記載のレンズアレイシートにおいて、シート厚さ方向における前記遮光層（１２３）が形成されている位置は、シート面の法線方向から入射する平行光が前記単位レンズ（１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ）によって集光する集光点付近にあって、前記遮光層の前記集光点に対応する位置には、光を透過する透過部（１２３ａ）が形成されていること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項１０の発明は、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、前記レンズアレイ（１２１，２２１，３２１）より出射側に、前記レンズアレイを支持する支持層（１２５）を有すること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、光を拡散させる拡散要素（１２５）を有すること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項１２の発明は、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、前記単位レンズ（１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ）よりも出射側に基材層を有すること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、前記単位レンズ（１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ）は、光硬化型樹脂を用いて形成されていること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項１４の発明は、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、最も出射側に出射側表面処理層（１２６）を有すること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項１５の発明は、請求項１４に記載のレンズアレイシートにおいて、前記出射側表面処理層（１２６）は、拡散、防眩、反射防止、防汚、ハードコート、紫外線吸収、減光、着色、帯電防止、センサの少なくとも１つの機能を有すること、を特徴とするレンズアレイシート（１２０）である。
請求項１６の発明は、請求項９から請求項１５までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートを製造する製造方法であって、前記単位レンズ（１２１ａ）を形成する単位レンズ形成工程と、前記レンズアレイ（１２１）よりも出射側に感光層を形成する感光層形成工程と、前記感光層に対する感光作用を有した平行光を、入射側のシート面の法線方向から照射して、前記単位レンズの集光作用により前記感光層の一部を露光する露光工程と、を備えたレンズアレイシートの製造方法である。
請求項１７の発明は、請求項９から請求項１５までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートを製造する製造方法であって、前記単位レンズ（１２１ａ）を形成する単位レンズ形成工程と、前記レンズアレイ（１２１）よりも出射側に、遮光性を有する遮光層を形成する遮光層形成工程と、平行に進むエネルギ線を、入射側のシート面の法線方向から照射して、前記単位レンズの集光作用により集光した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過部（１２３ａ）とし、残る部分を前記遮光層（１２３）として残す透過部形成工程と、を備えたレンズアレイシートの製造方法である。
請求項１８の発明は、請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載のレンズアレイシート（１２０）と、前記レンズアレイシートより入射側に設けられ、前記映像光（Ｌ）を略平行光として出射する偏向光学シート（１１０）と、を備えた透過型スクリーン（１００）である。
請求項１９の発明は、請求項１８に記載の透過型スクリーン（１００）と、映像光を投射する光源部（２０）と、を備えた背面投射型表示装置（１）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）レンズアレイシートは、映像光の入射側に単位レンズを２次元方向に複数並べて形成されたレンズアレイを有し、単位レンズの表面は、シート面内で直交する２方向における断面形状が、入射側に突出した同一の曲線を含むので、単位レンズに入射する光の集光特性をその２方向で揃えることができる。従って、単位レンズに入射する光を、その２方向で略同じ位置に集光させ易い。また、レンズアレイシートとしては、光をより均一に拡散させることができる。

（２）レンズアレイは、同一形状の前記単位レンズが２次元方向に複数並べて形成されているので、レンズアレイシートの全面にわたって均一な集光特性とすることができる。

（３）曲線は、楕円の一部であるので、単位レンズに入射する光を、２方向で略同じ位置に集光させ易い。

（４）単位レンズの形状は、楕円形状を楕円の長軸又は短軸を中心として回転させた回転楕円体の一部であるので、単位レンズに入射する光を、全方向で略同じ位置に集光でき、単位レンズに入射する光を一箇所に集光させ易い。

（５）回転楕円体は、長軸がシート面に対して直交しており、楕円形状の長半径をａ、短半径をｂ、前記単位レンズの屈折率をｎとするとき、（１−（１／ｎ）²）×０．９５≦（ｂ／ａ）²≦（１−（１／ｎ）²）×１．０５を満たすので、単位レンズに入射する光を一点に集光することがでる。また、レンズアレイシートとしては、光をより均一に拡散させることができる。

（６）シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状は、シート面上で直交する２方向で長さが異なっているので、その２方向において光の拡散特性を制御できる。

（７）シート面に対する法線方向から観察した単位レンズの外形形状は、隣接する単位レンズとの境界に直線部分を含むので、単位レンズを細密に配列でき、光の利用効率を上げることができる。

（８）レンズアレイよりも出射側に遮光性を有する遮光層が形成されているので、映像のコントラストを向上できる。

（９）シート厚さ方向における遮光層が形成されている位置は、シート面の法線方向から入射する平行光が単位レンズによって集光する集光点付近にあって、遮光層の集光点に対応する位置には、光を透過する透過部が形成されているので、遮光層の面積を大きくすることができ、映像のコントラストをより高めることができる。

（１０）レンズアレイより出射側に、レンズアレイを支持する支持層を有するので、透過型スクリーンの平面性を向上できる。

（１１）光を拡散させる拡散要素を有するので、画面のぎらつき（シンチレーション）を防止できる。

（１２）単位レンズよりも出射側に基材層を有するので、単位レンズの形成が容易に行える。

（１３）単位レンズは、光硬化型樹脂を用いて形成されているので、容易に形成できる。

（１４）最も出射側に出射側表面処理層を有するので、レンズアレイシートに様々な機能を持たせ、透過型スクリーンの機能性を向上できる。

（１５）出射側表面処理層は、拡散、防眩、反射防止、防汚、ハードコート、紫外線吸収、減光、着色、帯電防止、センサの少なくとも１つの機能を有するので、レンズアレイシートに様々な機能を持たせ、透過型スクリーンの機能性を向上できる。

（１６）単位レンズを形成する単位レンズ形成工程と、レンズアレイよりも出射側に感光層を形成する感光層形成工程と、感光層に対する感光作用を有した平行光を、入射側のシート面の法線方向から照射して、単位レンズの集光作用により感光層の一部を露光する露光工程とを備えたレンズアレイシートの製造方法であるので、単位レンズに対する透過部の位置を正確に合わせることができる。従って、透過部の大きさをより小さくでき、映像のコントラスト向上を図ることができる。

（１７）単位レンズを形成する単位レンズ形成工程と、レンズアレイよりも出射側に、遮光性を有する遮光層を形成する遮光層形成工程と、平行に進むエネルギ線を、入射側のシート面の法線方向から照射して、単位レンズの集光作用により集光した部分の遮光層を溶融、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透過部とし、残る部分を遮光層として残す透過部形成工程とを備えたレンズアレイシートの製造方法であるので、単位レンズに対する透過部の位置を正確に合わせることができる。従って、透過部の大きさをより小さくでき、映像のコントラスト向上を図ることができる。

（１８）透過型スクリーン及び背面投射型表示装置は、レンズアレイシートを用いているので、コントラストが高く、良好な映像を表示できる。

本発明は、単位レンズによる光の集光性がよく、映像のコントラストを高めることができるレンズアレイシート、レンズアレイシートの製造方法、及び、これを用いた透過型スクリーン、背面投射型表示装置を提供するという目的を実現するために、入射側に突出し、長軸を回転中心とし、長軸がシート面と直交する回転楕円体の一部を形状とする単位レンズを複数並べ、レンズアレイを形成した。単位レンズは、長半径ａ、短半径ｂ、屈折率をｎとしたとき、（１−（１／ｎ）²）×０．９５≦（ｂ／ａ）²≦（１−（１／ｎ）²）×１．０５を満たすものとした。

図１は、本発明による実施例１のリアプロジェクションテレビ１の断面図である。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために適宜誇張して示している。
本実施例のリアプロジェクションテレビ１は、透過型スクリーン１００、光源部２０、ミラー３０等を備えた背面投射型表示装置である。
このリアプロジェクションテレビ１は、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いた単管方式の光源である光源部２０から投射された映像光Ｌを、ミラー３０によって透過型スクリーン１００に投射して表示する。

図２は、実施例１の透過型スクリーン１００の層構成を示す断面図である。
図３は、実施例１の透過型スクリーン１００を層ごとに分けて映像光Ｌの出射側（観察側）から見た斜視図である。
図４は、実施例１の透過型スクリーン１００を層ごとに分けて映像光Ｌの入射側から見た斜視図である。
なお、図３及び図４において、後述の接合層１２４は省略して示してある。
本実施例の透過型スクリーン１００は、映像光Ｌの入射側（光源側）に設けられたフレネルレンズシート１１０と、出射側（観察側）に設けられたレンズアレイシート１２０とを備え、これらを組み合わせることにより１組のスクリーンとして用いられている。

フレネルレンズシート１１０は、光源部２０からの映像光Ｌを観察側へ向ける偏向光学シートである。このフレネルレンズシート１１０は、フレネルレンズ基材層１１１と、フレネルレンズ層１１２とを有する。
フレネルレンズ基材層１１１は、フレネルレンズ層１１２を形成するベースとなる部材であり、アクリル樹脂等を用いてシート状に形成されている。フレネルレンズ層１１２は、紫外線硬化型樹脂等の光硬化型樹脂を用いて、フレネルレンズ基材層１１１の出射側に一体的に形成されている。このフレネルレンズ層１１２は、映像光Ｌを屈折させ、観察側へ略平行光として出射するフレネルレンズとして機能する。

レンズアレイシート１２０は、映像光Ｌの入射側から出射側へ、レンズアレイ１２１、レンズアレイ基材層１２２、遮光層１２３、接合層１２４、支持層１２５、出射側表面処理層１２６の順に積層された光学シートである。
レンズアレイ１２１は、レンズアレイシート１２０の最も入射側に設けられ、フレネルレンズシート１１０からの映像光Ｌを集光し、所定の方向へ拡散する機能を有する。このレンズアレイ１２１は、紫外線硬化型樹脂を用いて形成された同一形状の単位レンズ１２１ａが、２次元方向に複数並べて形成されている。単位レンズ１２１ａは、図４に示すように、入射側に突出した形状であり、シート面内で直交する２方向における断面形状が曲線を含んでいる。この単位レンズ１２１ａの形状等の詳細は、後述する。
ここで、シート面とは、レンズアレイシート全体としてみたときにおける、平面方向となる面を示すものであり、以下の説明中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。

レンズアレイ基材層１２２は、レンズアレイ１２１を形成するベースとなるシート状又はフィルム状の部材である。本実施例では、レンズアレイ基材層１２２は、ポリエチレンテレフタレート樹脂等を用いてシート状に形成されており、単位レンズ１２１ａと略等しい屈折率となっている。
遮光層１２３は、遮光性を有する層であり、レンズアレイ基材層１２２の出射側に形成されている。この遮光層１２３には、光が透過可能な複数の透過部１２３ａが形成されている。透過部１２３ａは、単位レンズ１２１ａによって光が集光される集光点に対応する位置に設けられており、その数は、単位レンズ１２１ａと同数である。

接合層１２４は、後述の支持層１２５とレンズアレイ基材層１２２とを接合する層である。この接合層１２４は、感圧粘着型のアクリル樹脂等を用いて形成されている。
支持層１２５は、レンズアレイ１２１を支持する層であり、レンズアレイシート１２０が透過型スクリーン１００に用いられた場合にスクリーンとしての平面性を保つために十分な剛性を有している。支持層１２５は、アクリル樹脂に、光を拡散させる作用を有する拡散材としてガラスビーズを略均一に混合して形成されている。
出射側表面処理層１２６は、レンズアレイシート１２０（透過型スクリーン１００）の最も出射側（観察側）に形成される層である。本実施例では、出射側表面処理層１２６は、ウレタンアクリレート樹脂によって形成されたハードコート機能を有する層であり、その出射側に、外光の映り込みを防止する低反射処理が施されている。

図５は、入射側のシート面の法線方向から見た実施例１のレンズアレイ１２１の一部を拡大して示した図である。
図６は、実施例１の単位レンズ１２１ａの形状を説明する図である。
図７は、図５中の矢印ＡＡで切断した断面の拡大図である。なお、図７では、説明のため、垂直方向の幅Ｗ２も示してある。
単位レンズ１２１ａは、長半径をａ、短半径をｂとする楕円形状を、その長軸を中心として回転させた回転楕円体の一部である。よって、その表面は、シート面内で直交する２方向における断面形状が、同一の楕円の一部である曲線を有している。単位レンズ１２１ａは、回転楕円体の長軸がシート面と直交するように配置されており、入射側に突出した形状となっている。

また、単位レンズ１２１ａは、シート面に対する法線方向から観察した外形形状が、隣接する単位レンズとの境界部分（本実施例では、スクリーン使用状態での垂直方向で隣接する単位レンズとの境界部分）に直線部分を有しており、シート面上で直交する２方向で、その長さ（幅）が異なっている。本実施例では、スクリーン使用状態での水平方向の幅Ｗ１（ただし、Ｗ１＜２ｂ）、垂直方向の幅Ｗ２（ただし、Ｗ２＜２ｂ）は、Ｗ１＞Ｗ２であり、水平方向の幅が垂直方向の幅よりも広い単位レンズとなっている。
単位レンズ１２１ａは、このような形状であるため、スクリーンの水平方向及び垂直方向における断面形状の曲線は、同一の楕円である（図７参照）。従って、単位レンズ１２１ａは、集光特性及び光の拡散特性がスクリーンの水平方向及び垂直方向を含む全ての方向において略等しい。よって、単位レンズ１２１ａを透過した光は、略一点に集光し易くなる。

ここで、楕円を表す式は、その楕円形状の長半径をａ、短半径をｂ、離心率をｅとすると、その形状は、以下の式で表現される。
ｘ²／ａ²＋ｙ²／ｂ²＝１ ・・・（式１）
ｅ＝（１−（ｂ／ａ）²）^1/2 ・・・（式２）
ここで、屈折率をｎとしたとき、離心率ｅと屈折率ｎとが、
ｅ＝１／ｎ ・・・（式３）
となる関係を満たすならば、光が一点に集光することは、特開昭５８−１３４６２７号公報に示すように公知である。
よって、（式２）及び（式３）より、以下に示す（式４）が導かれる。
１／ｎ＝（１−（ｂ／ａ）²）^1/2
（１／ｎ）²＝１−（ｂ／ａ）²
（ｂ／ａ）²＝１−（１／ｎ）² ・・・（式４）
よって、単位レンズ１２１ａの形状が上述の（式４）を満たすならば、単位レンズ１２１ａに入射する映像光Ｌは、一点に集光する。
ここで、単位レンズ１２１ａの形状に関して、（式４）の左辺の数値が右辺の数値の±５％以内で有るならば、映像光Ｌの集光点の広がりは、単位レンズ１２１ａの水平方向の幅Ｗ１及び垂直方向の幅Ｗ２の１％以内に抑えることが可能である。
よって、単位レンズ１２１ａの形状は、以下に示す（式５）を満たすことが望ましい。
（１−（１／ｎ）²）×０．９５≦（ｂ／ａ）²＝（１−（１／ｎ）²）×１．０５ ・・・（式５）
単位レンズ１２１ａの形状が（式５）を満たすならば、透過部１２３ａとなる部分の面積をより小さくし、遮光層１２３の面積をより大きくすることができ、映像のコントラストの向上を図ることができる。

ここで、単位レンズ１２１ａについて、その屈折率ｎ、楕円の長径ａ、短径ｂ、水平方向の幅Ｗ１、垂直方向の幅Ｗ２に具体的な数値の例を挙げて説明する。
（具体例１）
具体例１の単位レンズの屈折率ｎ＝１．５５、回転楕円体の長半径ａ＝０．１２、短半径ｂ＝０．０９１の場合、各数値を上述の（式４）に代入すると以下のようになる。
（右辺）＝１−（１／１．５５）²＝０．５８３７６６≒０．５８
（左辺）＝（０．０９１／０．１２）²＝０．５７５０６９≒０．５８
となり、（式５）が略満たされている。
具体例１の単位レンズは、水平方向の幅Ｗ１＝０．１６ｍｍ、垂直方向の幅Ｗ２＝０．０８ｍｍである。この具体例１の単位レンズの拡散特性を調べると、水平方向の半値角は±４５°であり、垂直方向の半値角は±２０°であった。

（具体例２）
具体例２の単位レンズの屈折率ｎ＝１．４９、楕円の長半径ａ＝０．０９、短半径ｂ＝０．０６７の場合、各数値を上述の（式４）に代入すると以下のようになる。
（右辺）＝１−（１／１．４９）²＝０．５４９５６９≒０．５５
（左辺）＝（０．０６７／０．０９）²＝０．５５４１９７≒０．５５
となり、（式５）が略満たされている。
具体例２の単位レンズ１２１ａは、水平方向の幅Ｗ１＝０．１１ｍｍ、垂直方向の幅Ｗ２＝０．０８ｍｍである。具体例２の単位レンズの拡散特性を調べると、水平方向の半値角は±４０°であり、垂直方向の半値角は±２５°であった。

上述の具体例１及び具体例２の単位レンズを用いたレンズアレイシートを、実際にリアプロジェクションテレビ１に用いて、透過型スクリーン１００に表示される映像を観察したところ、コントラストの高い良好な画像が得られた。
また、具体例１及び具体例２に示すように、単位レンズ１２１ａのスクリーンの水平方向の幅Ｗ１を垂直方向の幅Ｗ２より広くすることによって、スクリーンの垂直方向よりも水平方向の視野範囲を広くすることができた。従って、映像光の拡散する方向を制御可能である。

（レンズアレイシートの製造方法）
レンズアレイシート１２０の製造方法として、遮光層１２３及び透過部１２３ａの形成に、紫外線照射を用いる方法と、レーザ光によるアブレーションを用いる方法とが挙げられる。それぞれの製造方法による遮光層１２３及び透過部１２３ａの形成に関して以下に説明する。
まず、紫外線照射を用いて遮光層１２３及び透過部１２３ａの形成する方法から説明する。
（単位レンズ形成工程）
紫外線硬化型樹脂を用いてレンズアレイ基材層１２２上に単位レンズ１２１ａを形成する。
（感光層形成工程）
レンズアレイ基材層１２１の出射側の面に、感光剤として、光硬化型樹脂をラミネート成形して不図示の感光層を形成する。
この光硬化型樹脂としては、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。

（露光工程）
次に、不図示の紫外線照射装置によって、レンズアレイ１２１の入射側のシート面の法線方向から紫外線を平行光として照射する。ここで、紫外線は、レンズアレイシート１２０が使用されるリアプロジェクションテレビ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してもよい。そうすることにより、紫外線と映像光と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、単位レンズ１２１ａ及びレンズアレイ基材層１２２を透過して感光層に達し、単位レンズ１２１ａの集光作用によって略一点に集まり、感光層の一部を露光する。感光層は、露光された部分の粘着性が消失するが、それ以外の部分は粘着性を有したままとなる。

（遮光層形成工程）
そのような形態となった感光層の全面に、転写基材上に黒色の着色層が形成された不図示の転写シートを、着色層側で重ね合わせる。
感光層の粘着性を利用して、着色層を未硬化の部分にのみ残して、露光されて粘着性を失った部分の着色層を転写基材とともに感光層から剥離すると、露光された部分には、光を透過可能な透過部１２３ａが形成され、その他の部分は、遮光性を有する遮光層１２３となる。

次に、レーザ光によるアブレーションを用いて遮光層１２３及び透過層１２３ａを形成する方法について説明する。
（単位レンズ形成工程）
まず、前述の紫外線照射を用いる方法と同様に、紫外線硬化型樹脂を用いてレンズアレイ基材層１２２上に単位レンズ１２１ａを形成する。
（遮光層形成工程）
次に、レンズアレイ基材層１２２の出射側の面に遮光性を有する遮光層を形成する。
なお、遮光層１２３の形成は、ラミネートであってもよいし、印刷、塗布等、どのような方法であってもよい。

（透過部形成工程）
レンズアレイ１２１の入射側のシート面の法線方向から、エネルギ線としてレーザ光を照射する。単位レンズ１２１ａの集光作用により、単位レンズ１２１ａに入射したレーザ光は集光されて一点に集まり、レーザ光が集光した部分の遮光層を、溶融、昇華、爆融、燃焼、削摩等のアブレーションによって除去し、透過部１２３ａを形成する。また、残された部分を遮光層１２３とする。

本実施例のような単位レンズ１２１ａを有するレンズアレイ１２１であれば、遮光層１２３を、単位レンズ１２１ａによって光が集光される集光点付近であって、光が透過しない部分に形成できる。また、透過部１２３ａは、遮光層１２３の集光点に対応する位置に形成することができる。
従って、単位レンズ１２１ａによる集光点に対応した位置に正確に合わせて、透過部１２３ａを形成することが容易に行える。

本実施例によれば、単位レンズ１２１ａは、集光性がよく、レンズアレイ１２１のシート面の法線方向から入射する光を一点に集光するので、遮光層１２３の面積をより大きく、透過部１２３ａの面積をより小さくすることができる。従って、本実施例のレンズアレイシート１２０を用いることにより、透過型スクリーン１００に表示される映像のコントラストを高めることができる。
また、単位レンズ１２１ａがレンズアレイ１２１のシート面の法線方向から入射する光を一点に集光するので、単位レンズ１２１ａに対して入射した点（入射点）と集光する点とを結ぶ線（すなわち、光の光路）がシート面となす角度は、入射点によって異なる。従って、単位レンズ１２１ａの各点に入射した光は、レンズアレイシート１２０から出射する角度が異なり、光がより均一に拡散される。よって、本実施例のレンズアレイシート１２０を用いることにより、透過型スクリーン１００を見る角度によらず、映像の明るさを略均一に保つことができる。
さらに、単位レンズ１２１ａの集光性を利用して、遮光層１２３及び透過部１２３ａの位置を正確に合わせることができ、かつ、製造が容易に行える。

（実施例１の変形例）
図８は、実施例１の単位レンズ１２１ａの配列方法の変形例を示す図である。図８では、図５と同様に、入射側のシート面の法線方向から見たレンズアレイ１２１の一部を拡大して示している。
図８では、単位レンズ１２１ａは、水平方向において隣接する単位レンズ１２１ａ同士が、垂直方向に半ピッチ（垂直方向の幅Ｗ２の半分）ずれて配置されている。
単位レンズ１２１ａをこのように配列することにより、単位レンズ１２１ａが配置されない部分の面積が最小限となる。従って、単位レンズ１２１ａを細密に配列することができ、光の利用効率が向上し、シート面の全面にわたって均一な拡散特性を有するレンズアレイシート１２０となる。また、透過型スクリーン１００の視野角を広げることができ、良好な映像を表示できる。

図９は、実施例２のレンズアレイシート２２０のレンズアレイ２２１の一部を、入射側のシート面の法線方向から見た拡大図である。
図１０は、実施例２の単位レンズ２２１ａの形状を説明する図である。
実施例２のレンズアレイシート２２０は、単位レンズ２２１ａが、実施例１に示した単位レンズ１２１ａと略同様の形状であるが、入射側のシート面の法線方向から見た単位レンズ２２１ａの外形形状が円形形状である点が、実施例１とは異なる。よって、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

レンズアレイ２２１は、複数配列された単位レンズ２２１ａの頂点がスクリーンの水平方向及び垂直方向に平行な格子状に並ぶように配列され、形成されている。
単位レンズ２２１ａの形状は、実施例１に示した単位レンズ１２１ａと同様な回転楕円体の一部である。単位レンズ２２１ａは、入射側のシート面の法線方向から見た単位レンズ２２１ａの外形形状が円形形状であり、その幅はＷ３（ただし、Ｗ３＜２ｂ）である。
本実施例によれば、上述のような単位レンズ２２１ａとすることにより、レンズアレイ２２１の形成が容易に行える。また、シート面の法線方向から見た単位レンズ２２１ａの外形形状が円形形状であるので、スクリーンの垂直方向及び水平方向の視野角度を等しくできる。従って、上下、左右、斜め等の色々な方向からスクリーンを見た場合にも、画面の輝度の変化が少ないスクリーンとすることができる。

（実施例２の変形例）
図１１は、実施例２の単位レンズ２２１ａの配列方法の例を示す図である。図１１では、図９と同様に、入射側のシート面の法線方向から見たレンズアレイ２２１の一部を、拡大して示している。
単位レンズ２２１ａは、スクリーンの水平方向において隣接する単位レンズ２２１ａ同士が、垂直方向に半ピッチ（幅Ｗ３の半分）ずれて配置されている。
単位レンズ２２１ａをこのように配列することにより、単位レンズ２２１ａが配置されない部分の面積が最小限となる。従って、単位レンズ２２１ａを細密に配列することができ、光の利用効率が向上し、シート面の全面にわたって均一な拡散特性を有するレンズアレイシートとなる。また、透過型スクリーン１００の視野角を広げることができ、良好な映像を表示できる。

図１２は、実施例３のレンズアレイ３２１の一部を、入射側のシート面の法線方向から見た拡大図である。
実施例３のレンズアレイシートは、入射側のシート面の法線方向から見た単位レンズ３２１ａの外形形状が異なる点以外は、実施例１と同様である。よって、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
実施例３の単位レンズ３２１ａは、その形状が実施例１に示した単位レンズ１２１ａと同様の回転楕円体の一部であり、入射側のシート面の法線方向から見た外形形状が六角形となるように形成されている。隣接する単位レンズ３２１ａ同士は、その六角形の直線部分が接する形態で配列されている。
このような形状とすることにより、実施例１及び実施例２よりも単位レンズ３２１を細密に配列することができる。従って、光の利用効率がさらに向上し、シート面の全面にわたって均一な拡散特性を有するレンズアレイシートとなる。

（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。
（１）実施例１において、単位レンズ１２１ａの水平方向の幅Ｗ１が、垂直方向の幅Ｗ２よりも広い例を示したが、これに限らず、水平方向の幅Ｗ１を垂直方向の幅Ｗ２よりも狭くしてもよい。そのような単位レンズとすることにより、スクリーンの垂直方向の視野角を広げることができる。単位レンズ１２１ａの水平方向の幅Ｗ１と垂直方向の幅Ｗ２との比は、リアプロジェクションテレビ１の置かれる環境や観察者の位置等に応じて適宜選択してもよい。

（２）各実施例において、支持層１２５は、拡散材が略均一に混合され、拡散要素として作用する例を示したが、これに限らず、例えば、レンズアレイ基材層、レンズアレイ、接合層、出射側表面処理層等の他の層に拡散材を混合して拡散要素としての機能を持たせてもよい。
また、拡散材は、ガラスビーズに限らず、拡散させる作用を有するものであれば、無機化合物又は有機化合物等の粒子等でもよい。

（３）各実施例において、レンズアレイ１２１，２２１，３２１を形成する単位レンズ１２１ａ，２２１ａ，３２１ａは、紫外線硬化型樹脂を用いて形成される例を示したが、これに限らず、例えば、電離放射線硬化型樹脂等の他の光硬化型樹脂を用いてもよい。また、熱可塑性樹脂等を用いてもよい。

（４）各実施例において、レンズアレイ１２１，２２１，３２１は、レンズアレイ基材層１２２上に形成される例を示したが、これに限らず、例えば、レンズアレイ基材層１２２を用いないで、一体に成形してもよい。

（５）各実施例において、出射側表面処理層１２６は、ハードコート機能を有し、最も観察側には外光の映り込みを防止する低反射処理が施されている例を示したが、これに限らず、例えば、拡散、防眩、反射防止、防汚、ハードコート、紫外線吸収、減光、着色、帯電防止、センサの少なくとも１つの機能を有していればよく、透過型スクリーンが用いられる環境や使用目的等に応じて、適宜選択して用いてよい。

（６）各実施例において、光源部２０は、ＤＭＤ方式の光源を用いる例を示したが、これに限らず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）方式の光源でもよいし、特に限定しない。

本発明による実施例１のリアプロジェクションテレビ１の断面図である。 実施例１の透過型スクリーン１００の層構成を示す断面図である。 実施例１の透過型スクリーン１００を層ごとに分けて映像光Ｌの出射側（観察側）から見た図である。 実施例１の透過型スクリーン１００を層ごとに分けて映像光Ｌの入射側から見た図である。 入射側のシート面の法線方向から見た実施例１のレンズアレイ１２１の一部を拡大して示した図である。 実施例１の単位レンズ１２１ａの形状を説明する図である。 図５中の矢印ＡＡで切断した断面の拡大図である。 実施例１の単位レンズ１２１ａの配列方法の例を示す図である。 実施例２のレンズアレイシート２２０のレンズアレイ２２１の一部を、入射側のシート面の法線方向から見た拡大図である。 実施例２の単位レンズ２２１ａの形状を説明する図である。 実施例２の単位レンズ２２１ａの配列方法の例を示す図である。 実施例３のレンズアレイ３２１の一部を、入射側のシート面の法線方向から見た拡大図である。

符号の説明

１ リアプロジェクションテレビ
２０ 光源部
３０ ミラー
１００ 透過型スクリーン
１１０ フレネルレンズシート
１２０ レンズアレイシート
１２１，２２１，３２１ レンズアレイ
１２１ａ，２２１ａ，３２１ａ 単位レンズ
１２２ レンズアレイ基材層
１２３ 遮光層
１２３ａ 透過部
１２４ 接合層
１２５ 支持層
１２６ 出射側表面処理層
Ｌ 映像光

Claims (19)

1. 光源部から投射された映像光を観察側へ出射する透過型スクリーンに用いられるレンズアレイシートであって、
   前記映像光の入射側に単位レンズを２次元方向に複数並べて形成されたレンズアレイを有し、
   前記単位レンズの表面は、シート面内で直交する２方向における断面形状が、入射側に突出した同一の曲線を含むこと、
   を特徴とするレンズアレイシート。
2. 請求項１に記載のレンズアレイシートにおいて、
   前記レンズアレイは、同一形状の前記単位レンズが２次元方向に複数並べて形成されていること、
   を特徴とするレンズアレイシート。
3. 請求項１又は請求項２に記載のレンズアレイシートにおいて、
   前記曲線は、楕円の一部であること、
   を特徴とするレンズアレイシート。
4. 請求項３に記載のレンズアレイシートにおいて、
   前記単位レンズの形状は、楕円形状を楕円の長軸又は短軸を中心として回転させた回転楕円体の一部であること、
   を特徴とするレンズアレイシート。
5. 請求項４に記載のレンズアレイシートにおいて、
   前記回転楕円体は、長軸がシート面に対して直交しており、
   前記楕円の長半径をａ、短半径をｂ、前記単位レンズの屈折率をｎとするとき、
   （１−（１／ｎ）²）×０．９５≦（ｂ／ａ）²≦（１−（１／ｎ）²）×１．０５
   を満たすこと、
   を特徴とするレンズアレイシート。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、
   シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状は、シート面上で直交する２方向で長さが異なっていること、
   を特徴とするレンズアレイシート。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、
   シート面に対する法線方向から観察した前記単位レンズの外形形状は、隣接する単位レンズとの境界に直線部分を含むこと、
   を特徴とするレンズアレイシート。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、
   前記レンズアレイよりも出射側に遮光性を有する遮光層が形成されていること、
   を特徴とするレンズアレイシート。
9. 請求項８に記載のレンズアレイシートにおいて、
   シート厚さ方向における前記遮光層が形成されている位置は、シート面の法線方向から入射する平行光が前記単位レンズによって集光する集光点付近にあって、
   前記遮光層の前記集光点に対応する位置には、光を透過する透過部が形成されていること、
   を特徴とするレンズアレイシート。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、
    前記レンズアレイより出射側に、前記レンズアレイを支持する支持層を有すること、
    を特徴とするレンズアレイシート。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、
    光を拡散させる拡散要素を有すること、
    を特徴とするレンズアレイシート。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、
    前記単位レンズよりも出射側に基材層を有すること、
    を特徴とするレンズアレイシート。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、
    前記単位レンズは、光硬化型樹脂を用いて形成されていること、
    を特徴とするレンズアレイシート。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートにおいて、
    最も出射側に出射側表面処理層を有すること、
    を特徴とするレンズアレイシート。
15. 請求項１４に記載のレンズアレイシートにおいて、
    前記出射側表面処理層は、拡散、防眩、反射防止、防汚、ハードコート、紫外線吸収、減光、着色、帯電防止、センサの少なくとも１つの機能を有すること、
    を特徴とするレンズアレイシート。
16. 請求項９から請求項１５までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートを製造する製造方法であって、
    前記単位レンズを形成する単位レンズ形成工程と、
    前記レンズアレイよりも出射側に感光層を形成する感光層形成工程と、
    前記感光層に対する感光作用を有した平行光を、入射側のシート面の法線方向から照射して、前記単位レンズの集光作用により前記感光層の一部を露光する露光工程と、
    を備えたレンズアレイシートの製造方法。
17. 請求項９から請求項１５までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートを製造する製造方法であって、
    前記単位レンズを形成する単位レンズ形成工程と、
    前記レンズアレイよりも出射側に、遮光性を有する遮光層を形成する遮光層形成工程と、
    平行に進むエネルギ線を、入射側のシート面の法線方向から照射して、前記単位レンズの集光作用により集光した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過部とし、残る部分を前記遮光層として残す透過部形成工程と、
    を備えたレンズアレイシートの製造方法。
18. 請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載のレンズアレイシートと、
    前記レンズアレイシートより入射側に設けられ、前記映像光を略平行光として出射する偏向光学シートと、
    を備えた透過型スクリーン。
19. 請求項１８に記載の透過型スクリーンと、
    映像光を投射する光源部と、
    を備えた背面投射型表示装置。

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