JP2007310253A - 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】拡散光の分布を自由に制御して任意の拡散特性を付与でき、滑らかな映像を表示可能な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を提供する。
【解決手段】単位レンズ１２１ａを２次元方向に多数並べたレンズアレイ１２１の表面に、複数の凸形状１２１ａ−１〜１２１ａ−６を等高線状に形成する。凸形状１２１ａ−１〜１２１ａ−６の幅は、単位レンズ１２１ａの並ぶ距離であるレンズピッチの１／５以下の寸法とする。
【選択図】図６

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。
しかし、レンズアレイのみにより光を拡散させようとすると、拡散光の分布が急激に変化することがあり、観察される映像が滑らかさに欠けてしまい、輝度変化の度合いを強く感ずるシンチレーションが生じるという問題があった。

また、特許文献１には、レンズアレイの表面に微細な凹凸部を形成して、レンズアレイによる拡散と微細な凹凸部による拡散とを併せて使用する発明が開示されている。
特許文献１のように微細な凹凸部を設ければ、拡散光の分布の変化を滑らかにすることができるが、凹凸が無作為に形成されていることから、拡散光の分布の変化を自由に制御することができないという問題があった。
特開２００４−３３３５３７号公報

本発明の課題は、拡散光の分布を自由に制御して任意の拡散特性を付与でき、滑らかな映像を表示可能な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（２０）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（１００）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、入射側への突出する高さ毎に独立した曲線を複数含み、前記単位レンズの表面には、前記複数の曲線に対応した複数の凸形状（１２１ａ−１，１２１ａ−２，１２１ａ−３，１２１ａ−４，１２１ａ−５，１２１ａ−６）が等高線状に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、前記凸形状（１２１ａ−１，１２１ａ−２，１２１ａ−３，１２１ａ−４，１２１ａ−５，１２１ａ−６）の幅は、前記単位レンズの並ぶ距離であるレンズピッチの１／５以下の寸法であること、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１から請求項３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、シート面上において直交する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）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、前記レンズアレイ（１２１，２２１，３２１）よりも出射側には、光を透過する透過部（１２３ａ）を含み、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、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、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（１２０）である。
請求項９の発明は、請求項１から請求項８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（１２２）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、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１２の発明は、請求項１１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を製造する製造方法であって、前記レンズアレイ（１２１，２２１，３２１）に相当する位置に光硬化型樹脂を配置する光硬化型樹脂配置工程と、前記光硬化型樹脂を配置した後に、レンズアレイシートの出射側となる側から前記光硬化型樹脂を露光する入射側露光工程と、を備え、前記入射側露光工程は、前記凸形状（１２１ａ−１，１２１ａ−２，１２１ａ−３，１２１ａ−４，１２１ａ−５，１２１ａ−６）のシート面の法線方向から見たときの大きさ及びシート面の法線方向の高さに対応して異なる範囲及び露光強度で複数回に分けて行われること、を特徴とするレンズアレイシートの製造方法である。
請求項１４の発明は、請求項１３に記載のレンズアレイシートの製造方法において、前記入射側露光工程の前に行われる工程であって、レンズアレイシートの出射側となる側に前記凸形状の内の１つの大きさに対応した範囲の開口を有した露光マスク（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６）を配置する露光マスク配置工程が、複数回に分けて行われる前記入射側露光工程毎に対応して設けられていること、を特徴とするレンズアレイシートの製造方法である。
請求項１５の発明は、請求項１３又は請求項１４に記載のレンズアレイシートの製造方法において、前記入射側露光工程を行うことにより前記レンズアレイ（１２１，２２１，３２１）を形成した後に、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出射側露光工程と、を備えたレンズアレイシートの製造方法である。
請求項１６の発明は、請求項１３又は請求項１４に記載のレンズアレイシートの製造方法において、前記入射側露光工程を行うことにより前記レンズアレイ（１２１，２２１，３２１）を形成した後に、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（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１７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（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１８の発明は、請求項１７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）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、単位レンズの表面には、複数の曲線に対応した複数の凸形状が等高線状に形成されているので、拡散光の分布を自由に制御して任意の拡散特性を付与でき、シンチレーションの少ない滑らかな映像を表示できる。

（２）レンズアレイは、同一形状の単位レンズが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）凸形状の幅は、単位レンズの並ぶ距離であるレンズピッチの１／５以下の寸法であるので、シンチレーションを防止する効果を高くできる。

（４）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、シート面上において直交する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。

（５）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。

（６）レンズアレイよりも出射側には、光を透過する透過部を含み、遮光性を有する遮光層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高めることができる。

（７）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、平面性を向上できる。

（８）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）をさらに防止できる。

（９）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。

（１０）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、凸形状を有した単位レンズを容易に形成できる。

（１１）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。

（１２）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。

（１３）レンズアレイに相当する位置に光硬化型樹脂を配置する光硬化型樹脂配置工程と、光硬化型樹脂を配置した後に、レンズアレイシートの出射側となる側から光硬化型樹脂を露光する入射側露光工程とを備え、入射側露光工程は、凸形状のシート面の法線方向から見たときの大きさ及びシート面の法線方向の高さに対応して異なる範囲及び露光強度で複数回に分けて行われるので、凸形状を有した単位レンズを容易に形成できる。

（１４）入射側露光工程の前に行われる工程であって、レンズアレイシートの出射側となる側に凸形状の内の１つの大きさに対応した範囲の開口を有した露光マスクを配置する露光マスク配置工程が、複数回に分けて行われる入射側露光工程毎に対応して設けられているので、凸形状を有した単位レンズを容易に形成できる。

（１５）入射側露光工程を行うことによりレンズアレイを形成した後に、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出射側露光工程とを備えるので、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。

（１６）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）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、拡散光の分布を自由に制御して任意の拡散特性を付与でき、滑らかな映像を表示可能にするという目的を、レンズアレイの単位レンズの表面に、複数の凸形状を等高線状に形成することにより実現した。

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１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を用いて形成されており、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、図５中の矢印ＡＡで切断した断面の拡大図である。
図７は、単位レンズ１２１ａを拡大して示した模式図である。
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の形状を基本としている。そして、単位レンズ１２１ａは、この基本とする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。
単位レンズ１２１ａの表面には、凸形状１２１ａ−１，１２１ａ−２，１２１ａ−３，１２１ａ−４，１２１ａ−５，１２１ａ−６の６つの突出した形状が等高線状に形成されている。よって、図６に示す断面形状には、入射側への突出する高さ毎に独立した曲線が６つ形成されている。なお、図６及び後述する図９では、後の製造方法の理解を容易にするために、凸形状を階段状に誇張して示しているが、実際の形状は、図７に示した形態に近く、曲面が６つ形成されたものとなっている。また、先に示した図４では、図を見やすくするために凸形状を省略して示している。

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径形状が、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。

図８は、単位レンズ１２１ａの表面に形成された凸形状の作用を示す図である。図８（ａ）は、単位レンズの表面に凸形状を設けずに回転楕円体の表面のままとした比較例の場合を示し、図８（ｂ）は、本実施例の単位レンズ１２１ａの場合を示している。
図８（ａ）に示すような表面が滑らかな単位レンズでは、単位レンズの特定の位置に入射した光は、ある特定の方向に進むことになる。これにより観察者がスクリーンを見たときに、特定の方向の輝度変化を視認するので、輝度変化の度合いを強く感ずる、つまりシンチレーションが強く見えることになる。
これに対し、表面に複数の凸形状が設けられていると、図８（ｂ）に示すように、ある特定の方向に進む光が単位レンズに入射する位置が複数となり、視認する光の輝度変化が平均化されて少なくなり、シンチレーションを弱めることができる。

ここで、シンチレーションを弱める効果を得るためには、シート面の法線方向から見たときの凸形状の幅ＷＴ（図５，図６参照）は、単位レンズの並ぶ距離であるレンズピッチの１／５以下の寸法であることが望ましい。本実施例のレンズアレイシート１２０は、水平方向では、レンズピッチと等価な１つの単位レンズの幅Ｗ１中に、１１個の凸形状が形成されていることになるので、凸形状の幅は、レンズピッチの１/１１となっており、この要件を満たしている。同様に、本実施例のレンズアレイシート１２０は、垂直方向では、幅Ｗ２中に略７個の凸形状が形成されていることになるので、同様にこの要件を満たしている。よって、水平及び垂直の両方向において、シンチレーションを防止できる。

本実施例のレンズアレイシート１２０を、実際にリアプロジェクションテレビに用いて、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、シンチレーションのない良好な画像が得られた。
また、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。

（レンズアレイシートの製造方法）
次に、本実施例のレンズアレイシート１２０の製造方法について説明する。
本実施例のレンズアレイシート１２０の製造工程は、単位レンズ１２１ａを形成する工程と、遮光層１２３を形成する工程とに大きく分けることができる。まず、単位レンズ１２１ａを形成する工程について説明する。

図９は、単位レンズ１２１ａを形成する工程を示す図である。
まず、レンズアレイ基材層１２２の片面に、光硬化型樹脂を配置する（光硬化型樹脂配置工程）。
レンズアレイ基材層１２２の他方の面（光硬化型樹脂を配置していない面）に、凸形状１２１ａ−１をシート面の法線方向から見た大きさに対応した範囲の開口を有した露光マスクＭ１を配置する（１回目の露光マスク配置工程）。
そして、露光マスクＭ１を配置した側から、光硬化型樹脂を露光する平行光を照射して、光硬化型樹脂を露光し（１回目の入射側露光工程）、凸形状１２１ａ−１となる部分を硬化させる（図９（ａ））。
なお、図９では、説明のために、１つの単位レンズ１２１ａが形成される過程を示しているが、実際には、レンズアレイシート１２０の全体に対して露光マスクＭ１の配置及び露光を同時に行う。

次に、露光マスクＭ１を取り外し、凸形状１２１ａ−２をシート面の法線方向から見た大きさに対応した範囲の開口を有した露光マスクＭ２を配置する（２回目の露光マスク配置工程）。
そして、露光マスクＭ２を配置した側から、光硬化型樹脂を露光する平行光を照射して、光硬化型樹脂を露光し（２回目の入射側露光工程）、凸形状１２１ａ−２となる部分を硬化させる（図９（ｂ））。なお、この２回目の入射側露光工程における露光は、露光時間を変化させたり、光の強度を変化させたりして、光硬化型樹脂の露光強度を１回目の入射側露光工程における露光強度よりも弱くなるように設定する。

これら、１回目の露光マスク配置工程及び１回目の入射側露光工程、２回目の露光マスク配置工程及び２回目の入射側露光工程と同様な工程を露光マスクＭ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６についても行う。すなわち、３回目の入射側露光工程及び３回目の露光マスク配置工程（図９（ｃ））、４回目の入射側露光工程及び４回目の露光マスク配置工程（図９（ｄ））、５回目の入射側露光工程及び５回目の露光マスク配置工程（図９（ｅ））、６回目の入射側露光工程及び６回目の露光マスク配置工程（図９（ｆ））を行う。なお、露光強度は、回数が進むにつれて弱くしてゆく。これらの工程を行った後、未露光の光硬化型樹脂１３０を除去して、単位レンズ１２１ａの形成が完了する。

このように、本実施例では、１つの凸形状に対応した範囲の開口を有した露光マスクを配置する露光マスク配置工程が、複数回に分けて行われる入射側露光工程毎に対応して設けられているので、単位レンズ１２１ａの形状が徐々に形成され、多数の凸形状を有した単位レンズ１２１ａを容易に製造することができる。なお、各凸形状の角稜線部分は、エッジとはならずに、角の取れた曲面となる。

単位レンズ１２１ａが形成された後に、遮光層１２３を形成する。以下、この遮光層１２３を形成する工程について説明する。
遮光層１２３には、透過部１２３ａが設けられており、この透過部１２３ａを有した遮光層１２３を形成する方法として、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ので、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。
（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。

（出射側露光工程）
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１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。
（遮光層形成工程）
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略１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の表面に凸形状１２１ａ−１〜１２１ａ−６を設けたので、単位レンズ１２１ａの全体的な形状による集光作用を得ながら、特定の方向に進む光が単位レンズ１２１ａに入射する位置が複数となり、シンチレーションを防止できる。

図１０は、実施例２のレンズアレイ２２１を、図５と同様にして示した図である。
実施例２は、実施例１のレンズアレイシート１２０の単位レンズ１２１ａの形状を変更した単位レンズ２２１ａを有するレンズアレイ２２１とした他は、実施例１と同様な形態をしている。従って、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
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を基本として、その表面に凸形状が形成されている。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。
また、単位レンズ２２１ａは、スクリーンの垂直方向において隣接する単位レンズ２２１ａ同士が、水平方向に半ピッチ（幅Ｗ３の半分）ずれて配置されている。

本実施例によれば、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。また、スクリーンの垂直方向及び水平方向で単位レンズ２２１ａ上に形成されている凸形状の数を同じにできるので、スクリーンの垂直方向及び水平方向でシンチレーションを防止する効果を均一にできる。
また、単位レンズ２２１ａを上述のように半ピッチずらして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１１は、実施例３のレンズアレイ２２１を、図５と同様にして示した図である。
実施例３は、実施例２の単位レンズ２２１ａの形状を変更した単位レンズ３２１ａを有するレンズアレイ３２１とした他は、実施例２と同様な形態をしている。従って、前述した実施例２と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
単位レンズ３２１ａの形状は、実施例２に示した単位レンズ２２１ａと同様な回転楕円体の一部を基本としてその表面に凸形状が形成されている。ただし、単位レンズ３２１ａは、基本とする回転楕円体の短軸がシート面と直交し、長軸が水平方向となるように配置されている。従って、単位レンズ３２１ａは、入射側のシート面の法線方向から見た単位レンズ３２１ａの外形形状が楕円形状であり、その幅は、Ｗ４（ただし、Ｗ４＜２ａ）である。
また、凸形状の形成される方向も、実施例２とは異なり、短軸を中心として等高線状に形成されている。
さらに、単位レンズ３２１ａは、スクリーンの垂直方向において隣接する単位レンズ３２１ａ同士が、水平方向に半ピッチ（幅Ｗ４の半分）ずれて配置されている。

本実施例によれば、シート面の法線方向から見た単位レンズ３２１ａの外形形状が楕円形状であり、水平方向に長軸が配置されているので、水平方向の視野角を広げることができる。また、スクリーンの垂直方向及び水平方向で単位レンズ３２１ａ上に形成されている凸形状の数を同じにできるので、スクリーンの垂直方向及び水平方向でシンチレーションを防止する効果を均一にできる。

（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。
（１）各実施例において、単位レンズの表面には、６つの凸形状が形成されている例を示したが、これに限らず、例えば、７つ以上の凸形状が形成されていてもよいし、５つ以下の凸形状が形成されていてもよい。

（２）実施例１及び実施例３において、単位レンズの水平方向の幅が、垂直方向の幅よりも広い例を示したが、これに限らず、水平方向の幅を垂直方向の幅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。単位レンズの水平方向の幅と垂直方向の幅との比は、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。

（３）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。

（４）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。

（５）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。

（６）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。

（７）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）から見た斜視図である。 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の入射側から見た斜視図である。 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。 図５中の矢印ＡＡで切断した断面の拡大図である。 単位レンズ１２１ａを拡大して示した模式図である。 単位レンズ１２１ａの表面に形成された凸形状の作用を示す図である。 単位レンズ１２１ａを形成する工程を示す図である。 実施例２のレンズアレイ２２１を、図５と同様にして示した図である。 実施例３のレンズアレイ２２１を、図５と同様にして示した図である。

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
１２１ａ−１，１２１ａ−２，１２１ａ−３，１２１ａ−４，１２１ａ−５，１２１ａ−６ 凸形状
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 (18)

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、入射側への突出する高さ毎に独立した曲線を複数含み、
   前記単位レンズの表面には、前記複数の曲線に対応した複数の凸形状が等高線状に形成されていること、
   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、
   前記凸形状の幅は、前記単位レンズの並ぶ距離であるレンズピッチの１／５以下の寸法であること、
   を特徴とするレンズアレイシート。
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、シート面上において直交する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。
5. 請求項１から請求項４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。
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、
   前記レンズアレイよりも出射側には、光を透過する透過部を含み、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。
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、
   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。
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、
   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。
9. 請求項１から請求項８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。
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。
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、
    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。
12. 請求項１１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。
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を製造する製造方法であって、
    前記レンズアレイに相当する位置に光硬化型樹脂を配置する光硬化型樹脂配置工程と、
    前記光硬化型樹脂を配置した後に、レンズアレイシートの出射側となる側から前記光硬化型樹脂を露光する入射側露光工程と、
    を備え、
    前記入射側露光工程は、前記凸形状のシート面の法線方向から見たときの大きさ及びシート面の法線方向の高さに対応して異なる範囲及び露光強度で複数回に分けて行われること、
    を特徴とするレンズアレイシートの製造方法。
14. 請求項１３に記載のレンズアレイシートの製造方法において、
    前記入射側露光工程の前に行われる工程であって、レンズアレイシートの出射側となる側に前記凸形状の内の１つの大きさに対応した範囲の開口を有した露光マスクを配置する露光マスク配置工程が、複数回に分けて行われる前記入射側露光工程毎に対応して設けられていること、
    を特徴とするレンズアレイシートの製造方法。
15. 請求項１３又は請求項１４に記載のレンズアレイシートの製造方法において、
    前記入射側露光工程を行うことにより前記レンズアレイを形成した後に、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出射側露光工程と、
    を備えたレンズアレイシートの製造方法。
16. 請求項１３又は請求項１４に記載のレンズアレイシートの製造方法において、
    前記入射側露光工程を行うことにより前記レンズアレイを形成した後に、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。
17. 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。
18. 請求項１７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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