JP2013213884A - 透過型スクリーン、背面投射型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】明るさの面内均一性が高く、明るく良好な映像を表示でき、かつ、意匠性の高い透過型スクリーン及びこれを備える背面投射型表示装置を提供する。
【解決手段】透過型スクリーン１０は、映像光の入光側に設けられ屈折型のフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ層２２と、出光側に設けられ、光透過部３２２と光吸収部３２３とを備える光制御層３２とを備え、スクリーン面が曲面をなすような湾曲形状を有するものとした。光透過部及び３２２及び光吸収部３２３は、光制御層３２の出光側の面に沿って交互に配置されており、光吸収部３２３は、断面における断面形状が略楔形形状であり、単位レンズ２２１は、レンズ面２２２から出射した光が光制御層３２に入射するときに、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面に対して臨界角以上の入射角で入射するように、レンズ角αが設定されているものとした。
【選択図】図３
【解決手段】透過型スクリーン１０は、映像光の入光側に設けられ屈折型のフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ層２２と、出光側に設けられ、光透過部３２２と光吸収部３２３とを備える光制御層３２とを備え、スクリーン面が曲面をなすような湾曲形状を有するものとした。光透過部及び３２２及び光吸収部３２３は、光制御層３２の出光側の面に沿って交互に配置されており、光吸収部３２３は、断面における断面形状が略楔形形状であり、単位レンズ２２１は、レンズ面２２２から出射した光が光制御層３２に入射するときに、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面に対して臨界角以上の入射角で入射するように、レンズ角αが設定されているものとした。
【選択図】図３
Description
本発明は、透過型スクリーンと、これを備える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背面投射型表示装置では、投射された映像光を透過して表示するための透過型スクリーンが用いられている。このような透過型スクリーンは、所望する光学特性に合わせて、従来、様々な構成を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば、透過型スクリーンを備える背面投射型表示装置に関して、その用途によっては、意匠性が高く要求される場合がある。例えば、背面投射型表示装置を自動車内の表示装置等として使用する場合等である。このように意匠性が要求される場合には、意匠面におけるシステム全体との調和も必要であり、当然ながら、表示装置としての映像の良好さも要求される。
また、例えば、透過型スクリーンを備える背面投射型表示装置に関して、その用途によっては、意匠性が高く要求される場合がある。例えば、背面投射型表示装置を自動車内の表示装置等として使用する場合等である。このように意匠性が要求される場合には、意匠面におけるシステム全体との調和も必要であり、当然ながら、表示装置としての映像の良好さも要求される。
しかし、従来のような略平板状の透過型スクリーンの場合、平板状の状態では、良好な映像を表示していた場合でも、例えば、意匠性を向上させるために湾曲形状を賦形して使用すると、映像の全体的な明るさが低下したり、画面内において明るさムラが生じたりする場合がある。
特に、照明光や太陽光等の外光によるコントラスト低下等を防止するために、スクリーン内に、光透過層と遮光層とが交互に配列された構造（いわゆる、ルーバー構造）を備える場合、スクリーン内において、湾曲形状によって平板状の場合とは異なった方向に光が進むために、映像光がスクリーン画面の全体的に、もしくは、局所的に吸収され、画面の明るさが低下したり、明るさムラ（輝度ムラ）が生じたりするという問題があった。
特に、照明光や太陽光等の外光によるコントラスト低下等を防止するために、スクリーン内に、光透過層と遮光層とが交互に配列された構造（いわゆる、ルーバー構造）を備える場合、スクリーン内において、湾曲形状によって平板状の場合とは異なった方向に光が進むために、映像光がスクリーン画面の全体的に、もしくは、局所的に吸収され、画面の明るさが低下したり、明るさムラ（輝度ムラ）が生じたりするという問題があった。
特許文献１には、スクリーン画面の中央部と周縁部での明るさの差を改善する構成が開示されているが、ルーバー構造を備えておらず、上述のような課題の解決に関しては、一切開示されていない。
本発明の課題は、明るさの面内均一性が高く、明るく良好な映像を表示でき、かつ、意匠性の高い透過型スクリーン及びこれを備える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、本発明の実施形態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、一方の面側から投射された映像光（Ｌ）を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、映像光の入光側に設けられ、出光側に凸であってレンズ面（２２２）と非レンズ面（２２３）とを有する単位レンズ（２２１）がその出射側の面に複数配列されて形成された屈折型のフレネルレンズ形状を有し、映像光の進行方向を偏向するフレネルレンズ層（２２）と、前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部（３２２）と光を吸収する光吸収部（３２３）とを備える光制御層（３２）と、を備え、そのスクリーン面が曲面をなすような湾曲形状を有し、前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光制御層の出光側の面に沿って交互に配置されており、前記光吸収部は、前記断面における断面形状が略楔形形状であり、前記単位レンズは、前記レンズ面から出射した光の一部が、前記光制御層において前記光透過部と前記光吸収部との界面に対して臨界角以上の入射角で入射するように、そのレンズ角（α）が設定されていること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、前記光透過部（３２２）及び前記光吸収部（３２３）は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されており、前記光吸収部は、前記断面において、その配列方向における出光側の幅（Ｗ２）が入光側の幅（Ｗ１）に比べて大きいこと、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記レンズ角をαとするとき、以下の式を満たすこと、
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２）） ・・・（式２）
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１）
Ｋ１＝Ｋ０＋γ
角度Ｋ０：映像源から投射され、その単位レンズへ入射する光の投射角
角度Ｋ１：前記投射角で投射され、その単位レンズへ入射する光が、フレネルレンズ層へ入射する入射点での画面上下方向における入射角
角度Ｋ２：前記入射角で入射する光の画面上下方向における屈折角
角度γ：画面上下方向において、前記入射点を通り該透過型スクリーンの正面方向に平行な直線と、その単位レンズへの前記入射点の接平面の法線とがなす角度。ただし、前記入射点を通り正面方向に平行な直線に対して、画面上下方向上側に前記法線が位置するときは、その値を正の値とし、下側に前記法線が位置するときは、その値を負の値とする。
屈折率Ｎ１：空気の屈折率
屈折率Ｎ４：単位レンズの屈折率
を特徴とする透過型スクリーン（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項に記載の透過型スクリーン（１０）と、前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部（８０）と、を備える背面投射型表示装置（１）である。
請求項１の発明は、一方の面側から投射された映像光（Ｌ）を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、映像光の入光側に設けられ、出光側に凸であってレンズ面（２２２）と非レンズ面（２２３）とを有する単位レンズ（２２１）がその出射側の面に複数配列されて形成された屈折型のフレネルレンズ形状を有し、映像光の進行方向を偏向するフレネルレンズ層（２２）と、前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部（３２２）と光を吸収する光吸収部（３２３）とを備える光制御層（３２）と、を備え、そのスクリーン面が曲面をなすような湾曲形状を有し、前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光制御層の出光側の面に沿って交互に配置されており、前記光吸収部は、前記断面における断面形状が略楔形形状であり、前記単位レンズは、前記レンズ面から出射した光の一部が、前記光制御層において前記光透過部と前記光吸収部との界面に対して臨界角以上の入射角で入射するように、そのレンズ角（α）が設定されていること、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、前記光透過部（３２２）及び前記光吸収部（３２３）は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されており、前記光吸収部は、前記断面において、その配列方向における出光側の幅（Ｗ２）が入光側の幅（Ｗ１）に比べて大きいこと、を特徴とする透過型スクリーン（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、前記レンズ角をαとするとき、以下の式を満たすこと、
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２）） ・・・（式２）
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１）
Ｋ１＝Ｋ０＋γ
角度Ｋ０：映像源から投射され、その単位レンズへ入射する光の投射角
角度Ｋ１：前記投射角で投射され、その単位レンズへ入射する光が、フレネルレンズ層へ入射する入射点での画面上下方向における入射角
角度Ｋ２：前記入射角で入射する光の画面上下方向における屈折角
角度γ：画面上下方向において、前記入射点を通り該透過型スクリーンの正面方向に平行な直線と、その単位レンズへの前記入射点の接平面の法線とがなす角度。ただし、前記入射点を通り正面方向に平行な直線に対して、画面上下方向上側に前記法線が位置するときは、その値を正の値とし、下側に前記法線が位置するときは、その値を負の値とする。
屈折率Ｎ１：空気の屈折率
屈折率Ｎ４：単位レンズの屈折率
を特徴とする透過型スクリーン（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項に記載の透過型スクリーン（１０）と、前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部（８０）と、を備える背面投射型表示装置（１）である。
本発明によれば、明るさの面内均一性が高く、明るく良好な映像を表示でき、かつ、意匠性の高い透過型スクリーン及びこれを備える背面投射型表示装置とすることができる。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。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、適宜誇張している。
また、板、シート等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
また、板、シート等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
（実施形態）
図１は、本実施形態の背面投射型表示装置１の構成を説明する図である。図１では、背面投射型表示装置の奥行き方向に平行かつ鉛直方向に平行な断面を示している。
背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０と、光源部８０と、筐体９０とを備えている。この背面投射型表示装置１は、光源部８０から、透過型スクリーン１０の背面側へ映像光を投射して透過型スクリーン１０上に映像を表示する。
本実施形態の背面投射型表示装置１は、太陽光や照明光等といった外光の影響が大きい環境で使用されるものであり、例えば、自動車の内部や船舶の内部（例えば、運転席や機関室等）に配置される車載用や船舶用の背面投射型表示装置である。
図１は、本実施形態の背面投射型表示装置１の構成を説明する図である。図１では、背面投射型表示装置の奥行き方向に平行かつ鉛直方向に平行な断面を示している。
背面投射型表示装置１は、透過型スクリーン１０と、光源部８０と、筐体９０とを備えている。この背面投射型表示装置１は、光源部８０から、透過型スクリーン１０の背面側へ映像光を投射して透過型スクリーン１０上に映像を表示する。
本実施形態の背面投射型表示装置１は、太陽光や照明光等といった外光の影響が大きい環境で使用されるものであり、例えば、自動車の内部や船舶の内部（例えば、運転席や機関室等）に配置される車載用や船舶用の背面投射型表示装置である。
透過型スクリーン１０は、図１に示すように、観察者Ｏ側（映像光の出光側）に凸となる湾曲形状を有している。この透過型スクリーン１０の画面サイズは、例えば、対角約６〜３０インチに相当するが、これよりも大きな画面サイズとしてもよい。この透過型スクリーン１０の詳細に関しては、後述する。
光源部８０は、透過型スクリーン１０に対してその背面側から映像光を投射する映像光源である。本実施形態の光源部は、図１に示すように、透過型スクリーン１０の背面側下方に配置され、ミラー等を介さずに直接投射するように構成されているが、これに限らず、例えば、光源部８０から投射された光をミラーで一度反射して透過型スクリーンに投射する形態としてもよい。
この光源部８０は、照射領域が次第に広がっていく発散光束（拡大投影された光束）として、透過型スクリーン１０の背面側の面（入光面）に映像光を投射する。このような光源部８０としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザを利用したピコプロジェクタ等の小型の光源を用いることができる。
筐体９０は、透過型スクリーン１０を支持し、かつ、その内部に光源部８０を配置可能な部材である。
光源部８０は、透過型スクリーン１０に対してその背面側から映像光を投射する映像光源である。本実施形態の光源部は、図１に示すように、透過型スクリーン１０の背面側下方に配置され、ミラー等を介さずに直接投射するように構成されているが、これに限らず、例えば、光源部８０から投射された光をミラーで一度反射して透過型スクリーンに投射する形態としてもよい。
この光源部８０は、照射領域が次第に広がっていく発散光束（拡大投影された光束）として、透過型スクリーン１０の背面側の面（入光面）に映像光を投射する。このような光源部８０としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザを利用したピコプロジェクタ等の小型の光源を用いることができる。
筐体９０は、透過型スクリーン１０を支持し、かつ、その内部に光源部８０を配置可能な部材である。
図２は、本実施形態の透過型スクリーン１０の斜視図である。
図２に示すように、透過型スクリーン１０は、全体的にみた場合のスクリーン面が三次元曲面をなすような湾曲形状を有している。なお、これに限らず、透過型スクリーン１０は、二次元曲面を有するものとしてもよい。
ここで、「スクリーン面」とは、スクリーン全体としてみたときの面を意味するものである。また、「二次元曲面」とは、単一の軸を中心として二次元的に湾曲しているもの、或いは、互いに平行な複数の軸を中心として異なる曲率で二次元的に湾曲しているものを意味するものとする。また、「三次元曲面」とは、互いに対して角度をなす複数の軸をそれぞれ中心として、部分的に又は全体的に湾曲しているもの意味するものとする。
図２に示すように、透過型スクリーン１０は、全体的にみた場合のスクリーン面が三次元曲面をなすような湾曲形状を有している。なお、これに限らず、透過型スクリーン１０は、二次元曲面を有するものとしてもよい。
ここで、「スクリーン面」とは、スクリーン全体としてみたときの面を意味するものである。また、「二次元曲面」とは、単一の軸を中心として二次元的に湾曲しているもの、或いは、互いに平行な複数の軸を中心として異なる曲率で二次元的に湾曲しているものを意味するものとする。また、「三次元曲面」とは、互いに対して角度をなす複数の軸をそれぞれ中心として、部分的に又は全体的に湾曲しているもの意味するものとする。
図２に示す透過型スクリーン１０は、略矩形の板状の部材であり、正面方向から見た場合の対角線の一方と平行で透過型スクリーン１０の背面側（入光側）に位置する第１の軸Ａ１を中心とした方向Ｂ１に観察者側（出光側）に凸となるように湾曲し、かつ、他方の対角線と平行で透過型スクリーン１０の光源側（背面側、入光側）に位置する第２の軸Ａ２を中心とした方向Ｂ２に観察者側に凸となるように湾曲している。そして、本実施形態では、透過型スクリーン１０の観察面（出光面）において、その表示領域の幾何学的中心となる点Ｃ（透過型スクリーン１０の平面形状をなす矩形状の一対の対角線が交わる点）が最も観察者側（出光側）に突出している。なお、これに限らず、透過型スクリーン１０は、最も観察者側に突出する点が、点Ｃ以外に位置していてもよい。
湾曲形状の軸は、上述の例に限らず、透過型スクリーン１０を正面方向から見た場合に、観察画面の幾何学的中心Ｃを通り画面上下方向に平行であって透過型スクリーン１０の光源側に位置するものと、画面左右方向に平行であって透過型スクリーン１０の光源側に位置するものとを、それぞれ第１の軸Ａ１、第２の軸Ａ２としてもよい。
湾曲形状の軸は、上述の例に限らず、透過型スクリーン１０を正面方向から見た場合に、観察画面の幾何学的中心Ｃを通り画面上下方向に平行であって透過型スクリーン１０の光源側に位置するものと、画面左右方向に平行であって透過型スクリーン１０の光源側に位置するものとを、それぞれ第１の軸Ａ１、第２の軸Ａ２としてもよい。
この透過型スクリーン１０は、観察者側の面（出光面）の最も観察者側に凸となっている点Ｃにおける法線方向Ｎに直交する平面（即ち、最も観察者側に凸となった点Ｃでの接面）が、鉛直方向に平行となっている。
透過型スクリーン１０において、この湾曲形状の曲率半径は、２０００ｍｍ以下であることが好ましく、２５０ｍｍ以上であり１５００ｍｍ以下であることがより好ましい。この範囲を満たすことにより、意匠性を向上させつつ、曲面加工の容易性や湾曲形状の安定性等を得ることができる。
透過型スクリーン１０において、この湾曲形状の曲率半径は、２０００ｍｍ以下であることが好ましく、２５０ｍｍ以上であり１５００ｍｍ以下であることがより好ましい。この範囲を満たすことにより、意匠性を向上させつつ、曲面加工の容易性や湾曲形状の安定性等を得ることができる。
なお、本実施形態では、透過型スクリーン１０は、観察者側（出光側）に凸となる湾曲形状を有する例を示したが、これに限らず、例えば、光源側（入光側）に凸（即ち、観察者側へ凹）となるような湾曲形状を有していてもよい。また、観察者側に凸となる部分と光源側に凸となる部分とを組み合わせた形状としてもよい。
図３は、本実施形態の透過型スクリーン１０の層構成を説明する図である。図３では、透過型スクリーン１０の点Ｃを通り、画面上下方向及び厚み方向に平行な断面の一部を示している。
この透過型スクリーン１０は、図３に示すように、その入光側（光源側）から順に、フレネルレンズシート２０と、積層体３０とを備えている。
フレネルレンズシート２０は、光源部８０が発散光束として投射した映像光の進行方向を偏向させ、この透過型スクリーン１０の正面方向（点Ｃにおける接面の法線方向）へ進む平行光束とする機能を有する光学シートである。
このフレネルレンズシート２０は、フレネル基材層２１と、フレネルレンズ層２２とを有している。
この透過型スクリーン１０は、図３に示すように、その入光側（光源側）から順に、フレネルレンズシート２０と、積層体３０とを備えている。
フレネルレンズシート２０は、光源部８０が発散光束として投射した映像光の進行方向を偏向させ、この透過型スクリーン１０の正面方向（点Ｃにおける接面の法線方向）へ進む平行光束とする機能を有する光学シートである。
このフレネルレンズシート２０は、フレネル基材層２１と、フレネルレンズ層２２とを有している。
フレネル基材層２１は、このフレネルレンズシート２０のベース（基材）となる層である。このフレネル基材層２１は、光透過性を有するシート状の部材を用いている。
フレネル基材層２１を形成する材料としては、ポリカーネート（ＰＣ）樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂や、メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）樹脂、メタクリル酸メチル・スチレン（ＭＳ）樹脂、アクリル・スチレン（ＡＳ）樹脂アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）等が挙げられる。
フレネル基材層２１の厚さとしては、１．０〜４．０ｍｍであることが好ましく、１．０〜２．０ｍｍとすることがより好ましい。１．０ｍｍ未満の厚みであると、フレネルレンズシート２０としての十分な剛性が得られず、４．０ｍｍを超える厚みである場合には、迷光による二重像が顕著に生じる場合があり、好ましくない。
フレネル基材層２１を形成する材料としては、ポリカーネート（ＰＣ）樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂や、メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）樹脂、メタクリル酸メチル・スチレン（ＭＳ）樹脂、アクリル・スチレン（ＡＳ）樹脂アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）等が挙げられる。
フレネル基材層２１の厚さとしては、１．０〜４．０ｍｍであることが好ましく、１．０〜２．０ｍｍとすることがより好ましい。１．０ｍｍ未満の厚みであると、フレネルレンズシート２０としての十分な剛性が得られず、４．０ｍｍを超える厚みである場合には、迷光による二重像が顕著に生じる場合があり、好ましくない。
フレネルレンズ層２２は、フレネル基材層２１の出光側（積層体３０側）の面に一体に形成された層である。このフレネルレンズ層２２は、単位レンズ２２１が複数配列されて形成されたフレネルレンズ形状を有している。
図４は、本実施形態のフレネルレンズ層２２を説明する図である。図４（ａ）は、図３に示す断面をさらに拡大して示している。図４（ｂ）は、フレネルレンズ層２２を観察者側の正面方向（法線方向Ｎ）から見た図である。なお、理解を容易にするために、図４では、フレネルレンズ層２２を略平板状として示している。
単位レンズ２２１は、出光側に凸であり、その断面形状が、略三角形形状であり、レンズ面２２２と非レンズ面２２３とを有している。
本実施形態のフレネルレンズ層２２に形成されるフレネルレンズ形状は、点Ｆを中心として同心円状に配列された、いわゆる、サーキュラーフレネルレンズ形状であるが、これに限らず、単位レンズ２２１が画面左右方向に延在し、画面上下方向に複数配列された、いわゆる、リニアフレネルレンズ形状としてもよい。
図４は、本実施形態のフレネルレンズ層２２を説明する図である。図４（ａ）は、図３に示す断面をさらに拡大して示している。図４（ｂ）は、フレネルレンズ層２２を観察者側の正面方向（法線方向Ｎ）から見た図である。なお、理解を容易にするために、図４では、フレネルレンズ層２２を略平板状として示している。
単位レンズ２２１は、出光側に凸であり、その断面形状が、略三角形形状であり、レンズ面２２２と非レンズ面２２３とを有している。
本実施形態のフレネルレンズ層２２に形成されるフレネルレンズ形状は、点Ｆを中心として同心円状に配列された、いわゆる、サーキュラーフレネルレンズ形状であるが、これに限らず、単位レンズ２２１が画面左右方向に延在し、画面上下方向に複数配列された、いわゆる、リニアフレネルレンズ形状としてもよい。
本実施形態では、フレネルセンター（光学中心）である点Ｆは、フレネルレンズシート２０の出光側の正面方向（透過型スクリーン１０における、点Ｃでの接面の法線方向Ｎ）から見て、フレネルレンズシート２０の出光側の面上であって、点Ｃに対応する出光側の面上の点Ｃ２（フレネルレンズシート２０のシート面の幾何学的中心）を通り画面の上下方向に平行な直線上に位置している。なお、シート面とは、そのシート全体としてみたときの面を意味するものとする。
この点Ｆは、上述の例に限らず、フレネルレンズシート２０のシート面外（例えば、図４（ｂ）に示す点Ｆ１参照）に位置してもよいし、所望する光学特性に合わせて適宜選択して配置させてよい。
この点Ｆは、上述の例に限らず、フレネルレンズシート２０のシート面外（例えば、図４（ｂ）に示す点Ｆ１参照）に位置してもよいし、所望する光学特性に合わせて適宜選択して配置させてよい。
フレネルレンズ層２２のフレネルレンズ形状は、単位レンズ２２１のレンズ面２２２での屈折作用により光の進行方向を偏向する、いわゆる、屈折型のフレネルレンズ形状である。
図４（ａ）に示すように、単位レンズ２２１において、レンズ面２２２がフレネル基材層２１の出光側の面と成す角度（レンズ角）がα、レンズ高さがｈ、配列ピッチがＰ１である。
本実施形態の単位レンズ２２１では、配列ピッチＰ１が一定であり、レンズ角αが、単位レンズの配列方向に沿って、点Ｆから離れるにつれて次第に大きくなっている。しかし、これに限らず、例えば、レンズ高さｈが一定であって、配列ピッチＰ１やレンズ角αが配列方向に沿って変化する形態等としてもよい。
なお、本実施形態の単位レンズ２２１のレンズ角αは、後述のように、この透過型スクリーン１０の湾曲形状や光制御層３２の光透過部３２２と光吸収部３２３との界面の角度等に応じた角度で形成されている。そのため、平板状で使用されることを想定されて作製された透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズシートの単位レンズとは、単位レンズの配列方向において異なる角度分布となっている。
このレンズ角α等の詳細については、後述する。
図４（ａ）に示すように、単位レンズ２２１において、レンズ面２２２がフレネル基材層２１の出光側の面と成す角度（レンズ角）がα、レンズ高さがｈ、配列ピッチがＰ１である。
本実施形態の単位レンズ２２１では、配列ピッチＰ１が一定であり、レンズ角αが、単位レンズの配列方向に沿って、点Ｆから離れるにつれて次第に大きくなっている。しかし、これに限らず、例えば、レンズ高さｈが一定であって、配列ピッチＰ１やレンズ角αが配列方向に沿って変化する形態等としてもよい。
なお、本実施形態の単位レンズ２２１のレンズ角αは、後述のように、この透過型スクリーン１０の湾曲形状や光制御層３２の光透過部３２２と光吸収部３２３との界面の角度等に応じた角度で形成されている。そのため、平板状で使用されることを想定されて作製された透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズシートの単位レンズとは、単位レンズの配列方向において異なる角度分布となっている。
このレンズ角α等の詳細については、後述する。
本実施形態のフレネルレンズ層２２は、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により、フレネル基材層２１の出光側の面に一体に形成されている。なお、これに限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
このフレネルレンズシート２０の機能により、観察者Ｏによって観察される映像、特に、観察者Ｏによって透過型スクリーン１０の斜め方向から観察される場合の映像の明るさの面内ばらつきを低減することができる。
このフレネルレンズシート２０の機能により、観察者Ｏによって観察される映像、特に、観察者Ｏによって透過型スクリーン１０の斜め方向から観察される場合の映像の明るさの面内ばらつきを低減することができる。
次に、積層体３０について説明する。
図３に示すように、積層体３０は、フレネルレンズシート２０の出光側（観察者側）に配置されている。
この積層体３０は、その厚み方向において、入光側（フレネルレンズシート２０側）から順に、基板層３１、光制御層３２、光拡散層３３、着色層３４、表面機能層３５等を有し、接合層３６等により一体に積層されている。
基板層３１は、透過型スクリーン１０の剛性を高める機能を有する層であり、入光側に配置される。この基板層３１は、光透過性を有する板状の部材である。
基板層３１を形成する材料としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＣ樹脂、ＡＳ樹脂等が挙げられる。
また、基板層３１の厚さは、約１．５〜５．０ｍｍとすることが、十分な剛性を有し、湾曲形状を付与する曲面加工を容易とし、かつ、湾曲形状を安定して維持する観点等から好ましい。
図３に示すように、積層体３０は、フレネルレンズシート２０の出光側（観察者側）に配置されている。
この積層体３０は、その厚み方向において、入光側（フレネルレンズシート２０側）から順に、基板層３１、光制御層３２、光拡散層３３、着色層３４、表面機能層３５等を有し、接合層３６等により一体に積層されている。
基板層３１は、透過型スクリーン１０の剛性を高める機能を有する層であり、入光側に配置される。この基板層３１は、光透過性を有する板状の部材である。
基板層３１を形成する材料としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ＰＣ樹脂、ＡＳ樹脂等が挙げられる。
また、基板層３１の厚さは、約１．５〜５．０ｍｍとすることが、十分な剛性を有し、湾曲形状を付与する曲面加工を容易とし、かつ、湾曲形状を安定して維持する観点等から好ましい。
図５は、本実施形態の光制御層３２を説明する図である。図５（ａ）は、光制御層３２の断面の一部（透過型スクリーン１０の画面上下方向に平行であって厚み方向に平行な断面の一部）を拡大して示している。図５（ｂ）は、光制御層３２を観察者側（出光側）の正面方向から見た一部を拡大して示している。なお、図５では、理解を容易にするために、光制御層３２は、略平板状として示している。
光制御層３２は、基材部３２１と、光学形状部３２４とを備えており、図３に示すように、接合層３６を介して基板層３１の出光側に一体に積層されている。
基材部３２１は、光透過性を有し、この光制御層３２のベースとなる層である。この基材部３２１は、シート状の部材を用いている。
基材部３２１を形成する材料としては、ＰＣ樹脂や、ＰＥＴ樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等が挙げられる。また基材部３２１の厚みは、７５〜２００μｍのとすることが好ましい。
光制御層３２は、基材部３２１と、光学形状部３２４とを備えており、図３に示すように、接合層３６を介して基板層３１の出光側に一体に積層されている。
基材部３２１は、光透過性を有し、この光制御層３２のベースとなる層である。この基材部３２１は、シート状の部材を用いている。
基材部３２１を形成する材料としては、ＰＣ樹脂や、ＰＥＴ樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等が挙げられる。また基材部３２１の厚みは、７５〜２００μｍのとすることが好ましい。
光学形状部３２４は、基材部３２１の出光側の面に一体に積層されており、複数の光透過部３２２及び光吸収部３２３を有している。
光透過部３２２は、図５（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在し、基材部３２１の出光側の面に沿って画面上下方向に複数配列されている。光透過部３２２の配列方向に平行であって透過型スクリーン１０の厚み方向に平行な断面形状は、図５（ａ）に示すように、出光側を上底とし、入光側を上底よりも寸法の大きい下底とする略台形形状である。本実施形態の光透過部３２２の断面形状は、等脚台形であり、画面上下方向（光透過部３２２の配列方向）において対称な形状である。
本実施形態の光透過部３２２は、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により基材部３２１の出光側の面に一体に形成されているが、これに限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
また、光透過部３２２は、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いて熱溶融押出成形により形成されてもよく、この場合、十分な厚みを有するならば、前述の基材部３２１を設けない形態としてもよい。
光透過部３２２は、図５（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在し、基材部３２１の出光側の面に沿って画面上下方向に複数配列されている。光透過部３２２の配列方向に平行であって透過型スクリーン１０の厚み方向に平行な断面形状は、図５（ａ）に示すように、出光側を上底とし、入光側を上底よりも寸法の大きい下底とする略台形形状である。本実施形態の光透過部３２２の断面形状は、等脚台形であり、画面上下方向（光透過部３２２の配列方向）において対称な形状である。
本実施形態の光透過部３２２は、ウレタンアクリレート等の紫外線硬化型樹脂により基材部３２１の出光側の面に一体に形成されているが、これに限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂により形成してもよい。
また、光透過部３２２は、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いて熱溶融押出成形により形成されてもよく、この場合、十分な厚みを有するならば、前述の基材部３２１を設けない形態としてもよい。
光吸収部３２３は、図５（ａ）に示すように、隣り合う光透過部３２２の間の谷状の部分に形成され、光を吸収する作用を有する部分である。
この光吸収部３２３は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在し、光制御層３２の出光側の面に沿って光透過部３２２と画面上下方向に交互に配置される形態となっている。本実施形態では、光透過部３２２の出光側の面と光吸収部３２３の出光側の面とで光制御層３２の出光側の面が形成されている。
また、光吸収部３２３は、その配列方向に平行であって透過型スクリーンの厚み方向に平行な断面における断面形状が楔形形状である。ここでいう楔形形状とは、一方の端部の幅が広く、他方に向けて次第に幅が狭くなる形状をいい、三角形形状や台形形状等を含む。光吸収部３２３は、図５（ａ）に示すように、その断面形状が、出光側を下底、入光側を上底とする略台形形状としてもよいし、入光側を頂点とし、出光側を底辺とする略三角形形状としてもよい。
この光吸収部３２３は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、画面左右方向に延在し、光制御層３２の出光側の面に沿って光透過部３２２と画面上下方向に交互に配置される形態となっている。本実施形態では、光透過部３２２の出光側の面と光吸収部３２３の出光側の面とで光制御層３２の出光側の面が形成されている。
また、光吸収部３２３は、その配列方向に平行であって透過型スクリーンの厚み方向に平行な断面における断面形状が楔形形状である。ここでいう楔形形状とは、一方の端部の幅が広く、他方に向けて次第に幅が狭くなる形状をいい、三角形形状や台形形状等を含む。光吸収部３２３は、図５（ａ）に示すように、その断面形状が、出光側を下底、入光側を上底とする略台形形状としてもよいし、入光側を頂点とし、出光側を底辺とする略三角形形状としてもよい。
本実施形態の光吸収部３２３の屈折率は、光透過部３２２の屈折率よりも小さい。このような場合には、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面に入射する光の少なくとも一部を全反射させて出光側へ向かわせることができるので（図５（ａ）の光Ｌ参照）、映像光の光線制御の観点から好ましい。
なお、上記の例に限らず、所望する光学性能等に応じて、例えば、光吸収部３２３の屈折率は、光透過部３２２の屈折率と同じものとしてもよいし、光透過部３２２の屈折率よりも大きいものとしてもよい。
なお、上記の例に限らず、所望する光学性能等に応じて、例えば、光吸収部３２３の屈折率は、光透過部３２２の屈折率と同じものとしてもよいし、光透過部３２２の屈折率よりも大きいものとしてもよい。
この光吸収部３２３は、例えば、光吸収材等を含有した光透過性を有する樹脂を、光透過部３２２間の谷部にワイピング（スキージング）して充填し、硬化させる等により形成される。
光吸収部３２３に用いられる光透過性を有する樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が好適に使用される。なお、前述のように、光吸収部３２３の屈折率を、光透過部３２２の屈折率よりも小さくする場合には、光吸収部３２３に用いられる光透過性を有する樹脂は、光透過部３２２を形成する樹脂よりも屈折率が小さいものが好ましい。
光吸収部３２３に用いられる光吸収材は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材であり、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等である。顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂製や、ＰＣ樹脂製、ＰＥ樹脂製、ＰＳ樹脂製、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等により形成されたものを用いることができる。
光吸収部３２３に用いられる光透過性を有する樹脂は、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が好適に使用される。なお、前述のように、光吸収部３２３の屈折率を、光透過部３２２の屈折率よりも小さくする場合には、光吸収部３２３に用いられる光透過性を有する樹脂は、光透過部３２２を形成する樹脂よりも屈折率が小さいものが好ましい。
光吸収部３２３に用いられる光吸収材は、可視光領域の光を吸収する機能を有する粒子状等の部材であり、例えば、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、顔料や染料、顔料や染料で着色された樹脂粒子等である。顔料や染料で着色された樹脂粒子を用いる場合には、その樹脂粒子は、アクリル系樹脂製や、ＰＣ樹脂製、ＰＥ樹脂製、ＰＳ樹脂製、ＭＢＳ樹脂、ＭＳ樹脂等により形成されたものを用いることができる。
図５（ａ）に示すように、この光透過部３２２（光吸収部３２３）の配列ピッチは、Ｐ２であり、光学形状部３２４の厚み（光透過部３２２の厚み）は、Ｄであり、光透過部３２２及び光吸収部３２３の配列方向における光透過部３２２の上底の寸法がＷ３であり、光吸収部３２３の下底の寸法がＷ２であり、上底の寸法がＷ１（Ｗ１＜Ｗ２）である。
また、透過型スクリーン１０の厚み方向における光吸収部３２３の寸法は、Ｈであり、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面が、透過型スクリーン１０の厚み方向となす角度は、θである。
また、透過型スクリーン１０の厚み方向における光吸収部３２３の寸法は、Ｈであり、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面が、透過型スクリーン１０の厚み方向となす角度は、θである。
図３に戻って、光拡散層３３は、光制御層３２よりも出光側に設けられ、光を拡散する作用を有する層である。光拡散層３３は、接合層３６を介して、光制御層３２の出光側に一体に積層されている。この光拡散層３３は、粒子状等の光拡散材を含有する光透過性を有する樹脂製のシート状の部材を用いている。本実施形態の光拡散層３３は、等方的に光を拡散する層である。
光拡散層３３の母材となる光透過性を有する樹脂としては、例えば、ＭＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等が挙げられる。
また、光拡散材としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーであり、特に、透明度の高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、メラミン樹脂製、アクリル樹脂製、ＡＳ樹脂製、ＰＣ樹脂製等のものを適用可能である。また、シリコン系ビーズも光拡散材として使用可能である。さらに、所望する拡散性能等に合わせて、これらの光拡散材を適宜選択し、所定の割合で組み合わせる等して使用可能である。
光拡散層３３の厚さは、０．０５〜１．５ｍｍとすることが好ましく、０．１〜１．０ｍｍとすることがより好ましい。光拡散層３３の厚みが、０．０５ｍｍ未満となると、光拡散効果が不十分となる可能性があり、また、１．５ｍｍを超えると、透過型スクリーン１０に表示される映像がぼやけ、解像度が低下する可能性がある。
また、光拡散材としては、プラスチックビーズ等の有機フィラーであり、特に、透明度の高いものが好ましい。プラスチックビーズとしては、メラミン樹脂製、アクリル樹脂製、ＡＳ樹脂製、ＰＣ樹脂製等のものを適用可能である。また、シリコン系ビーズも光拡散材として使用可能である。さらに、所望する拡散性能等に合わせて、これらの光拡散材を適宜選択し、所定の割合で組み合わせる等して使用可能である。
光拡散層３３の厚さは、０．０５〜１．５ｍｍとすることが好ましく、０．１〜１．０ｍｍとすることがより好ましい。光拡散層３３の厚みが、０．０５ｍｍ未満となると、光拡散効果が不十分となる可能性があり、また、１．５ｍｍを超えると、透過型スクリーン１０に表示される映像がぼやけ、解像度が低下する可能性がある。
着色層３４は、光拡散層３３よりも出光側に設けられ、所定の色及び濃度で着色され、所定の光透過率（光吸収率）を有する層である。着色層３４は、観察者側（出光側）から透過型スクリーン１０に入射する外光を吸収する機能や、透過型スクリーン１０内で発生した迷光等を吸収する機能を有する。
着色層３４は、光吸収材や着色剤を含有した透明樹脂により形成されたシート状の部材である。着色層３４の母材となる透明樹脂としては、ＭＢＳ樹脂や、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等が挙げられる。また、光吸収材は、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等が用いられ、着色剤としては、グレー系や黒色系等の暗色系の染料や顔料等を用いることができる。
着色層３４は、その厚さが、１０〜２００μｍとすることが好ましく、３０〜１５０μｍとすることがより好ましい。着色層３４の厚みが１０μｍ未満であると、外光等を吸収する作用が不十分となる可能性があり、２００μｍを超えると、映像光の透過率が低下する。
着色層３４は、光吸収材や着色剤を含有した透明樹脂により形成されたシート状の部材である。着色層３４の母材となる透明樹脂としては、ＭＢＳ樹脂や、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂等が挙げられる。また、光吸収材は、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩等が用いられ、着色剤としては、グレー系や黒色系等の暗色系の染料や顔料等を用いることができる。
着色層３４は、その厚さが、１０〜２００μｍとすることが好ましく、３０〜１５０μｍとすることがより好ましい。着色層３４の厚みが１０μｍ未満であると、外光等を吸収する作用が不十分となる可能性があり、２００μｍを超えると、映像光の透過率が低下する。
本実施形態の着色層３４と光拡散層３３とは、共押し出し成形することにより一体に形成されている。しかし、これに限らず、例えば、着色層３４と光拡散層３３をそれぞれ別体として成形し、着色層３４と光拡散層３３とを接合層を介して一体に積層してもよい。
表面機能層３５は、着色層３４よりも出光側に配置され、ハードコート機能や、防眩機能、反射防止機能、帯電防止機能、紫外線吸収機能、防汚機能等の少なくとも１つの機能を有する層である。
本実施形態の表面機能層３５は、ハードコート機能を有しており、光透過性を有し、ＪＩＳ Ｋ ６００−５−４（１９９４）で規定される鉛筆硬度試験で「ＨＢ」以上の硬度を有している。この表面機能層３５は、着色層３４の出光側の面に、ハードコート機能を有する塗料をスプレー塗布して形成されている。
本実施形態の表面機能層３５は、ハードコート機能を有しており、光透過性を有し、ＪＩＳ Ｋ ６００−５−４（１９９４）で規定される鉛筆硬度試験で「ＨＢ」以上の硬度を有している。この表面機能層３５は、着色層３４の出光側の面に、ハードコート機能を有する塗料をスプレー塗布して形成されている。
接合層３６は、透過型スクリーン１０を構成する各層を一体に接合する層である。本実施形態の接合層３６は、基板層３１と光制御層３２との間、光制御層３２と光拡散層３３との間に設けられている。
この接合層３６は、紫外線硬化型のアクリル系樹脂や、圧力により粘着性が顕在化する感圧粘着型のアクリル系樹脂等を用いることができる。また、接合層３６の厚さは、透過型スクリーン１０の大きさや使用環境、接合する各層の樹脂の特性、接合層として使用する樹脂の特性等に合わせて、１０〜１００μｍの範囲内で適宜選択できる。
この接合層３６は、紫外線硬化型のアクリル系樹脂や、圧力により粘着性が顕在化する感圧粘着型のアクリル系樹脂等を用いることができる。また、接合層３６の厚さは、透過型スクリーン１０の大きさや使用環境、接合する各層の樹脂の特性、接合層として使用する樹脂の特性等に合わせて、１０〜１００μｍの範囲内で適宜選択できる。
この透過型スクリーン１０は、例えば、以下のような製造工程を経て、湾曲形状が付与される。
フレネルレンズシート２０は、フレネル基材層２１の片面（出光側の面）に、紫外線成形法等により、フレネルレンズ層２２を形成して作製される。このフレネルレンズシート２０は、加熱して軟化され、所定の曲面形状を有する型に押圧する等して、曲面成形される。
また、積層体３０は、それぞれ別体で成形された基板層３１、光制御層３２、光拡散層３３及び着色層３４を接合層３６等により一体に積層して接合した後、加熱して軟化させ、着色層３４側が凸となるように、所定の曲面形状を有した型に押圧する等して、曲面成形される。このとき、真空成形法を用いることが好ましい。その後、着色層３４上に表面機能層３５を形成する。
上述のように曲面成形されたフレネルレンズシート２０の出光側に、曲面成形された積層体３０を配置することにより、曲面成形され、所定の湾曲形状を有する透過型スクリーン１０が作製される。
なお、表面機能層３５は、曲面形状の形成前に、着色層３４上に形成してもよい。
フレネルレンズシート２０は、フレネル基材層２１の片面（出光側の面）に、紫外線成形法等により、フレネルレンズ層２２を形成して作製される。このフレネルレンズシート２０は、加熱して軟化され、所定の曲面形状を有する型に押圧する等して、曲面成形される。
また、積層体３０は、それぞれ別体で成形された基板層３１、光制御層３２、光拡散層３３及び着色層３４を接合層３６等により一体に積層して接合した後、加熱して軟化させ、着色層３４側が凸となるように、所定の曲面形状を有した型に押圧する等して、曲面成形される。このとき、真空成形法を用いることが好ましい。その後、着色層３４上に表面機能層３５を形成する。
上述のように曲面成形されたフレネルレンズシート２０の出光側に、曲面成形された積層体３０を配置することにより、曲面成形され、所定の湾曲形状を有する透過型スクリーン１０が作製される。
なお、表面機能層３５は、曲面形状の形成前に、着色層３４上に形成してもよい。
本実施形態の透過型スクリーン１０において、図３等に示すように、光源部８０から投射され透過型スクリーン１０に入射した発散光束である映像光Ｌは、フレネルレンズシート２０のフレネルレンズ層２２によって正面方向（前述の点Ｃにおける接面の法線方向Ｎ）への平行光束となる。そして、映像光Ｌは、積層体３０に入射する。
映像光Ｌは、基板層３１を透過して光制御層３２に入射し、一部はそのまま正面方向へ出射し、一部は光透過部３２２と光吸収部３２３との界面で全反射する等して画面上下方向へ拡散される（図５（ａ）参照）。このとき、画面上下方向への拡散の度合いは小さいので、正面輝度の低下や画面上下方向への必要以上の拡散を招くことはない。そして、映像光Ｌは、光拡散層３３で等方的に拡散し、着色層３４及び表面機能層３５を透過して出射する。
一方、観察者側から透過型スクリーン１０へ入射する太陽光や照明光等の外光Ｇ（図３及び図５（ａ）参照）は、一部が着色層３４で吸収され、一部が光吸収部３２３で吸収されるので、反射して観察者側へ戻される光は低減される。従って、外光によるコントラストの低下を大幅に改善することができ、映像のコントラストが向上する。
以上のことから、透過型スクリーン１０は、明るく、コントラストが高く、視認性が高く良好な映像を表示できる。
映像光Ｌは、基板層３１を透過して光制御層３２に入射し、一部はそのまま正面方向へ出射し、一部は光透過部３２２と光吸収部３２３との界面で全反射する等して画面上下方向へ拡散される（図５（ａ）参照）。このとき、画面上下方向への拡散の度合いは小さいので、正面輝度の低下や画面上下方向への必要以上の拡散を招くことはない。そして、映像光Ｌは、光拡散層３３で等方的に拡散し、着色層３４及び表面機能層３５を透過して出射する。
一方、観察者側から透過型スクリーン１０へ入射する太陽光や照明光等の外光Ｇ（図３及び図５（ａ）参照）は、一部が着色層３４で吸収され、一部が光吸収部３２３で吸収されるので、反射して観察者側へ戻される光は低減される。従って、外光によるコントラストの低下を大幅に改善することができ、映像のコントラストが向上する。
以上のことから、透過型スクリーン１０は、明るく、コントラストが高く、視認性が高く良好な映像を表示できる。
ここで、本実施形態のフレネルレンズ層２２及び光制御層３２の好適な形状についてさらに詳細に説明する。
図６は、本実施形態の光透過部３２２及び光吸収部３２３の形状等について説明する図である。図６は、光学形状部３２４の画面上下方向及び厚み方向に平行な断面を示している。また、図６では、理解を容易にするために、光学形状部３２４を大幅に簡略化して示し、かつ、基板層３１及び基材部３２１、光透過部３２２は屈折率が等しいものとし、基板層３１及び基材部３２１を省略して示している。
図６に示すように、例えば、積層体３０（光学形状部３２４）に入射角θ１で入射した光Ｌ１について、入射時の屈折角（画面上下方向において、光透過部３２２内で正面方向に対してなす角度）をθ２とし、光透過部３２２及び光吸収部３２３の界面へ入射角θ４で入射して全反射し、出光側へ進むとする。このとき、図６に示す断面において、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面と、光Ｌ１とがなす角度をθ３とする。また、空気の屈折率をＮ１、光透過部３２２の屈折率Ｎ２、光吸収部３２３の屈折率をＮ３（Ｎ３＜Ｎ２）とする。
このとき、スネルの法則より、以下の式が成立する。
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ２／Ｎ１）×ｓｉｎθ２）
また、光吸収部３２３と光透過部３２２との界面の角度θは、その上底Ｗ１や下底Ｗ２、高さＨから以下の式で表すことができる。
θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｗ２−Ｗ１）／２Ｈ）
図６は、本実施形態の光透過部３２２及び光吸収部３２３の形状等について説明する図である。図６は、光学形状部３２４の画面上下方向及び厚み方向に平行な断面を示している。また、図６では、理解を容易にするために、光学形状部３２４を大幅に簡略化して示し、かつ、基板層３１及び基材部３２１、光透過部３２２は屈折率が等しいものとし、基板層３１及び基材部３２１を省略して示している。
図６に示すように、例えば、積層体３０（光学形状部３２４）に入射角θ１で入射した光Ｌ１について、入射時の屈折角（画面上下方向において、光透過部３２２内で正面方向に対してなす角度）をθ２とし、光透過部３２２及び光吸収部３２３の界面へ入射角θ４で入射して全反射し、出光側へ進むとする。このとき、図６に示す断面において、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面と、光Ｌ１とがなす角度をθ３とする。また、空気の屈折率をＮ１、光透過部３２２の屈折率Ｎ２、光吸収部３２３の屈折率をＮ３（Ｎ３＜Ｎ２）とする。
このとき、スネルの法則より、以下の式が成立する。
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ２／Ｎ１）×ｓｉｎθ２）
また、光吸収部３２３と光透過部３２２との界面の角度θは、その上底Ｗ１や下底Ｗ２、高さＨから以下の式で表すことができる。
θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｗ２−Ｗ１）／２Ｈ）
ここで、角度θ３は、θ３＝θ２＋θであり、かつ、θ３＝９０°−θ４である。
従って、角度θ２は、θ２＝９０°−θ４−θとなり、入射角θ１は、上述の式から以下のように表される。
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ２／Ｎ１）×ｓｉｎθ２）
＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ２／Ｎ１）×ｓｉｎ（９０°−θ４−θ））
従って、角度θ２は、θ２＝９０°−θ４−θとなり、入射角θ１は、上述の式から以下のように表される。
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ２／Ｎ１）×ｓｉｎθ２）
＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ２／Ｎ１）×ｓｉｎ（９０°−θ４−θ））
ここで、角度θ４が、臨界角以上であれば、映像光Ｌ１は、光吸収部３２３と光透過部３２２との界面で全反射して出光側へ向かう。
ここで、角度θ４が臨界角であるとき、以下の式が成立する。
θ４＝ａｒｃｓｉｎ（Ｎ３／Ｎ２）
以上のことから、従って、積層体３０（光学形状部３２４）への入射角θ１は、以下の式１を満たすとき、光吸収部３２３で吸収されることなく、出光側へ進むことができる。
０°≦θ１≦ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ２／Ｎ１）×ｓｉｎ（９０°−θ４−θ）） ・・・（式１）
ただし、θ４＝ａｒｃｓｉｎ（Ｎ３／Ｎ２）
θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｗ２−Ｗ１）／２Ｈ）とする。
ここで、角度θ４が臨界角であるとき、以下の式が成立する。
θ４＝ａｒｃｓｉｎ（Ｎ３／Ｎ２）
以上のことから、従って、積層体３０（光学形状部３２４）への入射角θ１は、以下の式１を満たすとき、光吸収部３２３で吸収されることなく、出光側へ進むことができる。
０°≦θ１≦ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ２／Ｎ１）×ｓｉｎ（９０°−θ４−θ）） ・・・（式１）
ただし、θ４＝ａｒｃｓｉｎ（Ｎ３／Ｎ２）
θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｗ２−Ｗ１）／２Ｈ）とする。
図７は、透過型スクリーン１０が略平板状であった場合のフレネルレンズ層２２での光の様子を説明する図である。図７では、フレネルレンズシート２０の点Ｃ２を通り画面上下方向及び厚み方向に平行な断面を示し、理解を容易にするために、フレネル基材層２１とフレネルレンズ層２２との屈折率は同じものとし、フレネル基材層２１は省略して示している。
図７に示すように、画面上下方向において、光源部８０から投射角Ｋ０でフレネルレンズシート２０の入光側の面の点Ｅに映像光Ｌ２が投射され、点Ｅにおける入射角をＫ１、このときの屈折角をＫ２とする。このとき、Ｋ０＝Ｋ１となる。
この光Ｌ２は、画面上下方向において、フレネルレンズ層２２の単位レンズ２２１内を正面方向（法線方向Ｎ）に対して角度Ｋ２をなして進み、レンズ面２２２に対して入射角Ｋ３で入射し、出射角Ｋ４でへ出射するとする。
図７に示すように、画面上下方向において、光源部８０から投射角Ｋ０でフレネルレンズシート２０の入光側の面の点Ｅに映像光Ｌ２が投射され、点Ｅにおける入射角をＫ１、このときの屈折角をＫ２とする。このとき、Ｋ０＝Ｋ１となる。
この光Ｌ２は、画面上下方向において、フレネルレンズ層２２の単位レンズ２２１内を正面方向（法線方向Ｎ）に対して角度Ｋ２をなして進み、レンズ面２２２に対して入射角Ｋ３で入射し、出射角Ｋ４でへ出射するとする。
ここで、単位レンズ２２１及びフレネル基材層２１の屈折率Ｎ４、空気の屈折率をＮ１、レンズ角αは、光Ｌ２を正面方向（法線方向Ｎ）へ出射するとき、以下の式を満たす。
α＝Ｋ２＋Ｋ３
ここで、Ｋ４＝Ｋ２＋Ｋ３であり、Ｋ４＝Ｋ２＋Ｋ３＝αであり、
Ｎ１×ｓｉｎα＝Ｎ４×ｓｉｎＫ３
これらの式から、以下の式が導出される。
Ｎ１／Ｎ４＝ｃｏｓＫ２−（１／ｔａｎα)ｓｉｎＫ２
ｔａｎα=（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２））
よって、光Ｌ２を正面方向（法線方向Ｎ）へ出射可能とするレンズ角αは、以下の２式によって表される。
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２）） ・・・（式２）
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１） ・・・（式３）
また、このとき、Ｋ０＝Ｋ１である。
α＝Ｋ２＋Ｋ３
ここで、Ｋ４＝Ｋ２＋Ｋ３であり、Ｋ４＝Ｋ２＋Ｋ３＝αであり、
Ｎ１×ｓｉｎα＝Ｎ４×ｓｉｎＫ３
これらの式から、以下の式が導出される。
Ｎ１／Ｎ４＝ｃｏｓＫ２−（１／ｔａｎα)ｓｉｎＫ２
ｔａｎα=（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２））
よって、光Ｌ２を正面方向（法線方向Ｎ）へ出射可能とするレンズ角αは、以下の２式によって表される。
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２）） ・・・（式２）
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１） ・・・（式３）
また、このとき、Ｋ０＝Ｋ１である。
図８は、実施形態のフレネルレンズ層２２での光の様子の説明する図である。図８（ａ）は、フレネルレンズシート２０の点Ｃ２を通り、画面上下方向及び厚み方向に平行な断面を簡略化して示している。図８（ｂ）は、フレネルレンズシートの点Ｃ２（最も観察者側に凸となる点）に対して、画面上下方向において、画面上方に位置する単位レンズ２２１を示し、図８（ｃ）は、点Ｃ２に対して画面上下方向において画面下方に位置する単位レンズ２２１を示す。図８（ｂ），（ｃ）では、理解を容易にするために、フレネル基材層２１とフレネルレンズ層２２との屈折率は同じものとし、フレネル基材層２１は省略して示している。
前述のように、積層体３０は、略平板状に形成された光制御層３２等を他層と一体に積層した後に曲面成形される。従って、透過型スクリーン１０の使用状態において、光透過部３２２及び光吸収部３２３の界面が法線方向Ｎ（スクリーンの正面方向）となす角度は、画面中央ではθであるが、画面上方や画面下方では、湾曲形状に合わせてその角度が変化している。
前述のように、積層体３０は、略平板状に形成された光制御層３２等を他層と一体に積層した後に曲面成形される。従って、透過型スクリーン１０の使用状態において、光透過部３２２及び光吸収部３２３の界面が法線方向Ｎ（スクリーンの正面方向）となす角度は、画面中央ではθであるが、画面上方や画面下方では、湾曲形状に合わせてその角度が変化している。
従って、映像光が光吸収部３２３で吸収されることなく効率よく出光側へ出射するためには、フレネルレンズシート２０から出射する光は、画面上下方向において、画面中央では法線方向Ｎ（正面方向）に平行な方向（矢印Ｙ１方向）へ出射することが好ましいが、画面上方や画面下方では、その湾曲形状に合わせて、図８に示すように、その点におけるシート面の接線に対して直交する方向（矢印Ｙ２，Ｙ３方向）及びその近傍へ出射することが好ましい。即ち、その点におけるシート面の接線に対して直交する方向（矢印Ｙ２，Ｙ３）に対して、前述の（式１）に示す許容範囲を満たす入射角θ１で光制御層３２（積層体３０）に入射するように、フレネルレンズシート２０から出射することが好ましい。
ここで、画面上下方向において点Ｃ２よりも上方では、単位レンズ２２１は、図８（ｂ）に示すように、フレネルレンズシート２０の湾曲形状により、鉛直方向Ｖに対して傾いている。
図８（ｂ）に示す角度γ２は、画面上下方向において、光Ｌ３のフレネルレンズシート２０への入射点Ｅ２で、法線方向Ｎ（正面方向）に平行な直線Ｎ１と、その入射点での接平面の法線Ｍ１とがなす角度であり、この単位レンズ２２１の鉛直方向Ｖに対する傾きに相当する。また、このとき、投射角Ｋ０は、Ｋ０＝Ｋ１＋γ２となる。
このとき、レンズ角αは、前述の式２，式３に基づき、以下の式で得られる。
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２））
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１）
Ｋ１＝Ｋ０−γ２
図８（ｂ）に示す角度γ２は、画面上下方向において、光Ｌ３のフレネルレンズシート２０への入射点Ｅ２で、法線方向Ｎ（正面方向）に平行な直線Ｎ１と、その入射点での接平面の法線Ｍ１とがなす角度であり、この単位レンズ２２１の鉛直方向Ｖに対する傾きに相当する。また、このとき、投射角Ｋ０は、Ｋ０＝Ｋ１＋γ２となる。
このとき、レンズ角αは、前述の式２，式３に基づき、以下の式で得られる。
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２））
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１）
Ｋ１＝Ｋ０−γ２
また、画面上下方向において、点Ｃよりも下方では、単位レンズ２２１は、図８（ｃ）に示すように、フレネルレンズシート２０の湾曲形状により、鉛直方向Ｖに対して傾いている。
図８（ｃ）に示す角度γ３は、画面上下方向において、光Ｌ４のフレネルレンズシート２０への入射点Ｅ３で、法線方向Ｎ（正面方向）に平行な直線Ｎ２と、入射点での接平面の法線Ｍ２とがなす角度であり、この単位レンズ２２１の鉛直方向Ｖに対する傾きに相当する。また、このとき、投射角Ｋ０は、Ｋ０＝Ｋ１−γ３となる。
このとき、レンズ角αは、前述の式２，式３に基づき、以下の式で得られる。
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２））
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１）
Ｋ１＝Ｋ０＋γ３
図８（ｃ）に示す角度γ３は、画面上下方向において、光Ｌ４のフレネルレンズシート２０への入射点Ｅ３で、法線方向Ｎ（正面方向）に平行な直線Ｎ２と、入射点での接平面の法線Ｍ２とがなす角度であり、この単位レンズ２２１の鉛直方向Ｖに対する傾きに相当する。また、このとき、投射角Ｋ０は、Ｋ０＝Ｋ１−γ３となる。
このとき、レンズ角αは、前述の式２，式３に基づき、以下の式で得られる。
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２））
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１）
Ｋ１＝Ｋ０＋γ３
以上のことから、単位レンズ２２１のレンズ角αについては、以下の式で表すことができる。
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２）） ・・・（式４）
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１） ・・・（式５）
Ｋ１＝Ｋ０＋γ ・・・（式６）
式６に示す角度γについては、その入射点を通り透過型スクリーン１０の正面方向（法線方向Ｎ）に平行な直線に対して、単位レンズへの入射点の接平面の法線が画面上下方向上側に位置するときは、その値を正の値とし、下側に位置するときは、その値を負の値とする。即ち、単位レンズ２２１が、画面上下方向において、点Ｃよりも画面上方では角度γは負の値、画面下方では角度γは正の値とする。
上述のようなレンズ角αを有するレンズ面２２２から出射した光は、前述の式１を満たす入射角で、積層体３０（光学形状部３２４）へ入射することが可能となる。
従って、上記式４〜式６を用いて、各位置でのレンズ角を算出し、そのようなレンズ角αを有する単位レンズ２２１を備えるフレネルレンズシート２０とすることにより、明るさムラや全体的な明るさの低下が大幅に改善された良好な映像を表示する透過型スクリーン１０とすることができる。
本実施形態の透過型スクリーン１０は、フレネルレンズシート２０のレンズ角αが上記式４〜式６を満たしている。
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２）） ・・・（式４）
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１） ・・・（式５）
Ｋ１＝Ｋ０＋γ ・・・（式６）
式６に示す角度γについては、その入射点を通り透過型スクリーン１０の正面方向（法線方向Ｎ）に平行な直線に対して、単位レンズへの入射点の接平面の法線が画面上下方向上側に位置するときは、その値を正の値とし、下側に位置するときは、その値を負の値とする。即ち、単位レンズ２２１が、画面上下方向において、点Ｃよりも画面上方では角度γは負の値、画面下方では角度γは正の値とする。
上述のようなレンズ角αを有するレンズ面２２２から出射した光は、前述の式１を満たす入射角で、積層体３０（光学形状部３２４）へ入射することが可能となる。
従って、上記式４〜式６を用いて、各位置でのレンズ角を算出し、そのようなレンズ角αを有する単位レンズ２２１を備えるフレネルレンズシート２０とすることにより、明るさムラや全体的な明るさの低下が大幅に改善された良好な映像を表示する透過型スクリーン１０とすることができる。
本実施形態の透過型スクリーン１０は、フレネルレンズシート２０のレンズ角αが上記式４〜式６を満たしている。
なお、上述の式を使って、単位レンズ２２１のレンズ角αを設定する場合、曲面形状を有するフレネルレンズ層２２では、１つの単位レンズ２２１上において、その画面左右方向の位置によって、スクリーン面（その点での接平面）の法線方向Ｎに対する傾きが異なり、算出される好適なレンズ角αの値が異なる。
そのような場合には、画面左右方向において、点Ｆからの距離が等しい複数の点でのレンズ角αを算出し、それらの平均を取る等して設定することが好ましい。例えば、点Ｆからの距離が等しい３点である画面左右方向の中央と、画面左右方向の一方側の端部と、両者の間の３点の平均をとって設定してもよい。
そのような場合には、画面左右方向において、点Ｆからの距離が等しい複数の点でのレンズ角αを算出し、それらの平均を取る等して設定することが好ましい。例えば、点Ｆからの距離が等しい３点である画面左右方向の中央と、画面左右方向の一方側の端部と、両者の間の３点の平均をとって設定してもよい。
（評価）
ここで、上記式で得られる角度αに基づいて形成されたフレネルレンズシートを備える本実施形態の実施例の透過型スクリーンと、比較例の透過型スクリーンを作製し、その画面の明るさムラ等を評価した。
実施例の透過型スクリーンは、フレネルレンズシート２０の単位レンズ２２１のレンズ角αが、上述のように、曲面成形を考慮して形成されており、上記式４，式５，式６を満たす。一方、比較例の透過型スクリーンは、スクリーン面が鉛直方向に平行な平板状での使用を想定して、単位レンズのレンズ角αが形成されている。この比較例の透過型スクリーンは、上記の点が異なる以外は、実施例の透過型スクリーンと略同一の形状であり、観察者側に凸となる湾曲形状を有しており、スクリーン面の幾何学的中心である点Ｃが最も観察者側に凸となっている。なお、この比較例の透過型スクリーンは、スクリーン面が鉛直方向に平行な平板状での使用においては、良好な明るさを有し、明るさムラ等も生じていない。
ここで、上記式で得られる角度αに基づいて形成されたフレネルレンズシートを備える本実施形態の実施例の透過型スクリーンと、比較例の透過型スクリーンを作製し、その画面の明るさムラ等を評価した。
実施例の透過型スクリーンは、フレネルレンズシート２０の単位レンズ２２１のレンズ角αが、上述のように、曲面成形を考慮して形成されており、上記式４，式５，式６を満たす。一方、比較例の透過型スクリーンは、スクリーン面が鉛直方向に平行な平板状での使用を想定して、単位レンズのレンズ角αが形成されている。この比較例の透過型スクリーンは、上記の点が異なる以外は、実施例の透過型スクリーンと略同一の形状であり、観察者側に凸となる湾曲形状を有しており、スクリーン面の幾何学的中心である点Ｃが最も観察者側に凸となっている。なお、この比較例の透過型スクリーンは、スクリーン面が鉛直方向に平行な平板状での使用においては、良好な明るさを有し、明るさムラ等も生じていない。
図９は、実施例及び比較例の透過型スクリーンの評価方法を説明する図である。図９は、曲面成形前の実施例及び比較例の透過型スクリーンの形状を説明する図であり、図９は、曲面成形後の光源部８０との位置関係等を説明する図である。
実施例及び比較例の透過型スクリーンに関しては、以下の通りである。
スクリーン画面：曲面成形前において、画面上下方向Ｓ１＝４０３ｍｍ、画面左右方向Ｓ２＝２３３ｍｍ、矩形状。
点Ｆの位置：曲面成形前において、画面左右方向の中央であり、画面上下方向においてスクリーン面の下端からＳ３＝１０３．７４ｍｍの位置
曲率半径等：第１の軸Ａ１は、点Ｃを通り画面上下方向及び画面左右方向に平行。第２の軸Ａ２は、画面上下方向の曲率半径６００ｍｍ、画面左右方向の曲率半径６００ｍｍ
光源部８０：点Ｆを通り法線方向Ｎに平行な方向にＳ４＝３１３．５２ｍｍの位置に配置
実施例及び比較例の透過型スクリーンに関しては、以下の通りである。
スクリーン画面：曲面成形前において、画面上下方向Ｓ１＝４０３ｍｍ、画面左右方向Ｓ２＝２３３ｍｍ、矩形状。
点Ｆの位置：曲面成形前において、画面左右方向の中央であり、画面上下方向においてスクリーン面の下端からＳ３＝１０３．７４ｍｍの位置
曲率半径等：第１の軸Ａ１は、点Ｃを通り画面上下方向及び画面左右方向に平行。第２の軸Ａ２は、画面上下方向の曲率半径６００ｍｍ、画面左右方向の曲率半径６００ｍｍ
光源部８０：点Ｆを通り法線方向Ｎに平行な方向にＳ４＝３１３．５２ｍｍの位置に配置
実施例及び比較例のフレネルレンズシート及び積層体の各層の共通部分の詳細は以下の通りである。
フレネル基材層２１：厚さ１．１ｍｍ、アクリル樹脂製。
フレネルレンズ層２２：ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂製（屈折率１．５５）
単位レンズ２２１の配列ピッチＰ１：１０５μｍ
基板層３１：ＰＣ樹脂製（屈折率１．５８）製、厚さ２．０ｍｍ
基材部３２１：ＰＣ樹脂（屈折率１．５８）製、厚さ１５０μｍ
光透過部３２２：ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂（屈折率１．５５）
光吸収部３２３：光吸収材としてカーボンブラックを練りこんだアクリルビーズ（平均粒径約４μｍ）を含有するウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂（屈折率１．４９）
光吸収部の各部の寸法：上底Ｗ１＝６μｍ、下底Ｗ２＝３０μｍ、高さＨ＝１５０μｍ
光透過部３２２と光吸収部３２３との界面が厚み方向となす角度θ：４．５°
光透過部３２２及び光吸収部３２３の配列ピッチＰ２：６０μｍ
入射角θ１の許容範囲：±１８°
光拡散層３３：厚さ１４０μｍ。光拡散材として、シリコン系ビーズ（平均粒径約２μｍ、屈折率１．４２）とアクリル系ビーズ（平均粒径８μｍ、屈折率１．５０）とを所定量組み合わせて含有するＭＢＳ樹脂製
着色層３４：厚さ７０μｍ。着色剤としてカーボンブラックで着色されたアクリル系ビーズ（平均粒径約８μｍ、屈折率１．５５）を含有するＭＢＳ樹脂（屈折率１．５５）製
表面機能層３５：ハードコート機能有り。厚さ２０μｍ、アクリルウレタン系熱硬化塗料製
フレネル基材層２１：厚さ１．１ｍｍ、アクリル樹脂製。
フレネルレンズ層２２：ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂製（屈折率１．５５）
単位レンズ２２１の配列ピッチＰ１：１０５μｍ
基板層３１：ＰＣ樹脂製（屈折率１．５８）製、厚さ２．０ｍｍ
基材部３２１：ＰＣ樹脂（屈折率１．５８）製、厚さ１５０μｍ
光透過部３２２：ウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂（屈折率１．５５）
光吸収部３２３：光吸収材としてカーボンブラックを練りこんだアクリルビーズ（平均粒径約４μｍ）を含有するウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂（屈折率１．４９）
光吸収部の各部の寸法：上底Ｗ１＝６μｍ、下底Ｗ２＝３０μｍ、高さＨ＝１５０μｍ
光透過部３２２と光吸収部３２３との界面が厚み方向となす角度θ：４．５°
光透過部３２２及び光吸収部３２３の配列ピッチＰ２：６０μｍ
入射角θ１の許容範囲：±１８°
光拡散層３３：厚さ１４０μｍ。光拡散材として、シリコン系ビーズ（平均粒径約２μｍ、屈折率１．４２）とアクリル系ビーズ（平均粒径８μｍ、屈折率１．５０）とを所定量組み合わせて含有するＭＢＳ樹脂製
着色層３４：厚さ７０μｍ。着色剤としてカーボンブラックで着色されたアクリル系ビーズ（平均粒径約８μｍ、屈折率１．５５）を含有するＭＢＳ樹脂（屈折率１．５５）製
表面機能層３５：ハードコート機能有り。厚さ２０μｍ、アクリルウレタン系熱硬化塗料製
表１は、実施例及び比較例において、フレネルセンターからの距離が各半径である点での、レンズ角αの値を示す表である。表１において、この値は、画面上下方向において、上側を正、下側を負としている。
実施例及び比較例のフレネルレンズシートを上述のように作製し、同一形状の積層体３０とそれぞれ組み合わせて透過型スクリーンとした。
そして、光源部８０から光を投射して、画面内の明るさムラや全体的な画面の明るさ等を調べた。この実施例及び比較例の透過型スクリーンでは、光制御層３２（積層体３０）への画面上下方向における入射角の許容範囲は、その入射点での接平面の法線方向に対して±１８°である。
そして、光源部８０から光を投射して、画面内の明るさムラや全体的な画面の明るさ等を調べた。この実施例及び比較例の透過型スクリーンでは、光制御層３２（積層体３０）への画面上下方向における入射角の許容範囲は、その入射点での接平面の法線方向に対して±１８°である。
比較例の透過型スクリーンでは、点Ｆからの距離が約２５０ｍｍとなる辺りから、明るさが低下し、点Ｆから離れるにつれて暗くなり、明るさムラが生じていた。これは、前述のように、この比較例の透過型スクリーンは、フレネルレンズシートのレンズ角αの設計が平板状のものに適しており、湾曲形状を有するものに適していないためである。そのため、比較例の透過型スクリーンでは、点Ｆからの距離が２５０ｍｍ以上となる領域（主に画面上方）へは、許容範囲となる角度範囲（±１８°）を超える入射角で積層体３０（光制御層３２）に入射するように、フレネルレンズシートから出射している。従って、点Ｆからの距離が２５０ｍｍ以上となる領域では、映像光の多くが光吸収部３２３に吸収されてしまい、画面が暗くなり、輝度ムラとなっていた。
しかし、実施例の透過型スクリーンでは、そのような明るさは生じておらず、面内の明るさの均一性が高く、また、画面自体も明るく、良好であった。
しかし、実施例の透過型スクリーンでは、そのような明るさは生じておらず、面内の明るさの均一性が高く、また、画面自体も明るく、良好であった。
以上のことから、本実施形態によれば、明るさムラが低減され、面内の明るさの均一性が向上し、明るく、コントラストの高い良好な透過型スクリーン及び背面投射型表示装置とすることができる。
また、本実施形態によれば、明るさムラ等のない良好な映像を表示するためのフレネルレンズシートの単位レンズのレンズ角αを、スクリーンの画面の大きさやその湾曲形状の曲率半径、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面がなす角度θ、光透過部３２２や光吸収部３２３の屈折率等に合わせて、容易に設定できる。
また、本実施形態によれば、明るさムラ等のない良好な映像を表示するためのフレネルレンズシートの単位レンズのレンズ角αを、スクリーンの画面の大きさやその湾曲形状の曲率半径、光透過部３２２と光吸収部３２３との界面がなす角度θ、光透過部３２２や光吸収部３２３の屈折率等に合わせて、容易に設定できる。
（変形形態）
以上説明した実施形態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、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、光透過部３２２及び光吸収部３２３の断面形状は、略等脚台形状である例を示したが、これに限らず、例えば、１つの光透過部３２２の画面上下方向において、光吸収部３２３との界面がシートの厚み方向となす角度θについて、上側の角度θと下側の角度θとが異なる大きさのもの（即ち、光透過部３２２及び光吸収部３２３が、画面上下方向において非対称な形状のもの）としてもよい。
また、角度θは、光透過部３２２及び光吸収部３２３の配列方向（画面上下方向）において、変化する形態としてもよい。
さらに、所望する光学特性に応じて、光吸収部３２３は、上底側を映像源側とし、下底側を光源側とする形態としてもよい。
以上説明した実施形態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、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、光透過部３２２及び光吸収部３２３の断面形状は、略等脚台形状である例を示したが、これに限らず、例えば、１つの光透過部３２２の画面上下方向において、光吸収部３２３との界面がシートの厚み方向となす角度θについて、上側の角度θと下側の角度θとが異なる大きさのもの（即ち、光透過部３２２及び光吸収部３２３が、画面上下方向において非対称な形状のもの）としてもよい。
また、角度θは、光透過部３２２及び光吸収部３２３の配列方向（画面上下方向）において、変化する形態としてもよい。
さらに、所望する光学特性に応じて、光吸収部３２３は、上底側を映像源側とし、下底側を光源側とする形態としてもよい。
（２）本実施形態において、透過型スクリーン１０は、光拡散層３３と着色層３４とを備える例を示したが、これに限らず、どちらかのみである形態としてもよいし、適宜その層の数や位置は変更可能である。
また、光拡散層３３は、光拡散材に加えて着色剤や光吸収材等を含有し、着色層３４を兼ねる形態としてもよい。
また、光拡散層３３は、光拡散材に加えて着色剤や光吸収材等を含有し、着色層３４を兼ねる形態としてもよい。
（３）本実施形態において、透過型スクリーン１０は、その画面サイズが６〜２０インチ相当である例を示したが、これに限らず、例えば、４０インチや５０インチ相当等、より大きな画面サイズとしてもよい。
（４）本実施形態において、光源部８０は、背面投射型表示装置１の使用状態において、透過型スクリーン１０に対して背面側の鉛直方向下側から斜めに映像光を投射する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、透過型スクリーン１０に対して鉛直方向上側から斜めに映像光を投射する形態としてもよい。この場合、透過型スクリーン１０の上下方向を逆にして配置すればよい。
（５）本実施形態において、背面投射型表示装置１は、タッチパネル機能等を備えていない例を示したが、これに限らず、例えば、タッチパネル機能を備えていてもよい。タッチパネル機能としては、例えば、透過型スクリーン１０の背面側から赤外光を投射する赤外光投射装置と、透過型スクリーン１０の背面側に配置され、赤外光を検出可能な赤外光検出装置とを備える赤外線方式のタッチパネル等を用いることも可能である。
（６）本実施形態において、透過型スクリーン１０は、基板層３１を備えている例を示したが、これに限らず、透過型スクリーン１０の湾曲形状や画面サイズ、使用環境等に応じて、基板層３１を備えない形態としてもよい。
（７）本実施形態において、接合層３６は、着色剤や拡散材を含有していない例を挙げて説明したが、これに限らず、接合層３６は、適宜拡散材や着色剤、紫外線吸収剤等を含有する形態としてもよい。
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
１ 背面投射型表示装置
１０ 透過型スクリーン
２０ フレネルレンズシート
２１ フレネル基材層
２２ フレネルレンズ層
２２１ 単位レンズ
３０ 積層体
３１ 基板層
３２ 光制御層
３２１ 基材部
３２２ 光透過部
３２３ 光吸収部
３３ 光拡散層
３４ 着色層
３５ 表面機能層
１０ 透過型スクリーン
２０ フレネルレンズシート
２１ フレネル基材層
２２ フレネルレンズ層
２２１ 単位レンズ
３０ 積層体
３１ 基板層
３２ 光制御層
３２１ 基材部
３２２ 光透過部
３２３ 光吸収部
３３ 光拡散層
３４ 着色層
３５ 表面機能層
Claims (4)
- 一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過して映像を表示する透過型スクリーンであって、
映像光の入光側に設けられ、出光側に凸であってレンズ面と非レンズ面とを有する単位レンズがその出射側の面に複数配列されて形成された屈折型のフレネルレンズ形状を有し、映像光の進行方向を偏向するフレネルレンズ層と、
前記フレネルレンズ層よりも出光側に設けられ、光を透過する光透過部と光を吸収する光吸収部とを備える光制御層と、
を備え、
そのスクリーン面が曲面をなすような湾曲形状を有し、
前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンに厚み方向に平行な断面において、前記光制御層の出光側の面に沿って交互に配置されており、
前記光吸収部は、前記断面における断面形状が略楔形形状であり、
前記単位レンズは、前記レンズ面から出射した光の一部が、前記光制御層において前記光透過部と前記光吸収部との界面に対して臨界角以上の入射角で入射するように、そのレンズ角が設定されていること、
を特徴とする透過型スクリーン。 - 請求項１に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記光透過部及び前記光吸収部は、この透過型スクリーンの使用状態における画面左右方向に延在し、画面上下方向に配列されており、
前記光吸収部は、前記断面において、その配列方向における出光側の幅が入光側の幅に比べて大きいこと、
を特徴とする透過型スクリーン。 - 請求項１又は請求項２に記載の透過型スクリーンにおいて、
前記レンズ角をαとするとき、以下の式を満たすこと、
α＝ａｒｃｔａｎ（−ｓｉｎＫ２／（（Ｎ１／Ｎ４）−ｃｏｓＫ２）） ・・・（式２）
ただし、Ｋ２＝ａｒｃｓｉｎ（（Ｎ１／Ｎ４）×ｓｉｎＫ１）
Ｋ１＝Ｋ０＋γ
角度Ｋ０：映像源から投射され、その単位レンズへ入射する光の投射角
角度Ｋ１：前記投射角で投射され、その単位レンズへ入射する光が、フレネルレンズ層へ入射する入射点での画面上下方向における入射角
角度Ｋ２：前記入射角で入射する光の画面上下方向における屈折角
角度γ：画面上下方向において、前記入射点を通り該透過型スクリーンの正面方向に平行な直線と、その単位レンズへの前記入射点の接平面の法線とがなす角度。ただし、前記入射点を通り正面方向に平行な直線に対して、画面上下方向上側に前記法線が位置するときは、その値を正の値とし、下側に前記法線が位置するときは、その値を負の値とする。
屈折率Ｎ１：空気の屈折率
屈折率Ｎ４：単位レンズの屈折率
を特徴とする透過型スクリーン。 - 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透過型スクリーンと、
前記透過型スクリーンに対して、背面側から映像光を投射する光源部と、
を備える背面投射型表示装置。
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