JP5625960B2 - 透過型曲面スクリーンの製造方法、及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、三次元曲面をなすように形成され、一方の面側から投射された映像光を他方の面側に透過させる透過型曲面スクリーンの製造方法、及び該透過型曲面スクリーンの製造方法を用いた表示装置の製造方法に関する。

従来、多様な映像を表示可能な表示装置が種々のシステムに組み込まれてきた。昨今では、表示装置が適用されるシステムの分野がさらに広がり、広く生活に関連するシステムにも表示装置が組み込まれるようになってきている。例えば自動車やアミューズメント機器といった、意匠性が非常に重要視される分野にも、表示装置が適用されるようになってきた。このような分野に適用される表示装置には、単に映像を表示する機能が期待されるだけでなく、システム全体との意匠性の観点からの調和も要求される。

特許文献１では、近年において表示装置の主流となりつつある液晶表示装置の映像表示面を湾曲させることが検討されている。しかしながら、特許文献１の段落０００４にも記載されているように、液晶表示装置の液晶表示パネルは、通常、ガラスを含んで構成されており、わずかに湾曲させるだけでも相当の工夫が必要となる。このような実情から、実際の使用に供される表示装置については、専ら、その映像表示面を取り囲む枠体又は筐体に特徴を付与することによって、意匠性の向上が図られている。

特開２００９−６３７０１号公報

しかしながら、枠体や筐体を工夫するだけでは表示装置に十分な意匠性を付与することは困難である。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、三次元曲面をなすように形成することで意匠性が向上された透過型曲面スクリーンを容易に製造することができる、透過型曲面スクリーンの製造方法、及び三次元曲面をなすように形成することで意匠性が向上された透過型曲面スクリーンを備えた表示装置の製造方法を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、映像光源（３）から入射した光を観察者側に拡散して出射可能な光拡散層（２０）を有する積層体（３１）と、該積層体の映像光源側に形成された基材層（３２）とを含む、三次元曲面をなすように曲げられた透過型曲面スクリーン（１０）の製造方法であって、積層体を平板状に作製する、積層体作製工程（Ｓ１）と、積層体作製工程において作製された平板状の積層体を予備成型する、予備成型工程（Ｓ２）と、射出成型金型（７０）を用いて、予備成型工程において予備成型された積層体の映像光源側の面に基材層を形成するとともに、積層体及び基材層を三次元曲面をなすように曲げる、射出成型工程（Ｓ３）と、を含む、透過型曲面スクリーンの製造方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の透過型曲面スクリーン（１０）の製造方法において、基材層（３２）が、映像光源側にフレネルレンズ（２４）を有しており、射出成型工程（Ｓ３）において、フレネルレンズに対応した形状の溝（７３）を有する射出成型金型（７０）を用いて、予備成型工程（Ｓ２）において予備成型された積層体（３１）の映像光源側の面に、基材層を形成するとともに、積層体及び基材層を三次元曲面をなすように曲げることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の透過型曲面スクリーン（１０）の製造方法において、積層体（３１）が、光を透過可能にシート面に沿って並列された光透過部（１３）と、光透過部間に光を吸収可能に並列された光吸収部（１４）とを有する光学機能層（１２）を備えており、積層体作製工程（Ｓ１）が、光学機能層を形成する工程を含むことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の透過型曲面スクリーンの製造方法において、予備成型工程（Ｓ２）が、積層体（３１）を加熱して、所望の形状が得られる金型（５０、６０）を用いて積層体を成型する工程であり、該成型を、真空密着、圧空密着、又は真空圧空成型によって行うことを特徴とする。

なお、「真空密着」とは、積層体と金型との間の雰囲気を減圧して積層体を金型に密着させることを意味する。また、「圧空密着」とは、気体圧力を用いた加圧によって積層体を金型に押し付け、積層体を金型に密着させることを意味する。さらに、「真空圧空成型」とは、積層体と金型との間の雰囲気を減圧しつつ、気体圧力を用いた加圧によって積層体を金型に押し付けて、積層体を成型することを意味する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の透過型曲面スクリーンの製造方法において、予備成型工程（Ｓ２）で用いる金型（６０）がオス型であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の透過型曲面スクリーンの製造方法において、予備成型工程（Ｓ２）が、積層体（３１）を加熱して、所望の形状が得られる金型を用いて積層体をプレス成型する工程であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の透過型曲面スクリーンの製造方法において、予備成型工程（Ｓ２）で用いる金型が、平面視において楕円形又は円形の凸部又は凹部からなる成型部を備えており、該成型部を用いて積層体を予備成型することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の透過型曲面スクリーンの製造方法において、予備成形工程（Ｓ２）で用いる金型が、成型部を複数並べた列を少なくとも１列備えており、平面視において、列内で隣接する成型部は互いの一部が重なるように形成されていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、三次元曲面をなすように曲げられた透過型曲面スクリーン（１０）と、映像光を出射する映像光源（３）と、透過型曲面スクリーンを支持するとともに映像光源を収容する筐体（２）と、を備える映像表示装置（１）の製造方法であって、透過型曲面スクリーンが、映像光源から入射した光を観察者側に拡散して出射可能な光拡散層（２０）を有する積層体（３１）と、積層体の映像光源側に形成された基材層（３２）とを含んでおり、積層体を平板状に作製する、積層体作製工程（Ｓ１）と、積層体作製工程において作製された平板状の積層体を予備成型する、予備成型工程（Ｓ２）と、射出成型金型を用いて、予備成型工程において予備成型された積層体の映像光源側の面に基材層を形成するとともに、積層体及び基材層を前記三次元曲面をなすように曲げる、射出成型工程（Ｓ３）と、を含む、透過型曲面スクリーンを製造する工程、並びに、映像光源及び透過型曲面スクリーンを筐体に組み込む工程、を有する表示装置の製造方法である。

本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法によれば、三次元曲面をなすように形成することで意匠性が向上された透過型曲面スクリーンを容易に製造することができる。また、本発明の表示装置の製造方法によれば、三次元曲面をなすように形成することで意匠性が向上された透過型曲面スクリーンを備えた表示装置を容易に製造することができる。

一つの実施形態にかかる本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法によって製造された透過型曲面スクリーンの外観を模式的に表した斜視図である。 図１に示した透過型曲面スクリーンの断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。 図１に示した透過型曲面スクリーンを備えた表示装置の断面を模式的に表した図である。 フレネルレンズ層の一部を拡大するとともに、フレネルレンズに入射した映像光の光路を模式的に表した図である。 図５（ａ）はフレネルレンズ層の一例について、平板状にした場合のフレネルレンズを模式的に表した平面図である。図５（ｂ）はフレネルレンズ層の他の例について、平板状にした場合のフレネルレンズを模式的に表した平面図である。 フレネルレンズ層の他の例について、平板状にした場合のフレネルレンズを模式的に表した平面図である。 図２に示した光学機能層の一部を拡大して示した図である。 本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法が有する工程を示したフローチャートである。 光学機能層の製造方法の一例について、一部の工程を模式的に表した断面図である。 光学機能層の製造方法の一例について、他の工程を模式的に表した斜視図である。 図１１（ａ）は予備成型工程の一例について、一部の工程を模式的に表した断面図である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示した工程の次工程を模式的に表した断面図である。図１１（ｃ）は図１１（ｂ）に示した工程の次工程を模式的に表した断面図である。 図１２（ａ）予備成型工程の他の例について、一部の工程を模式的に表した断面図である。図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示した工程の次工程を模式的に表した断面図である。図１２（ｃ）は図１２（ｂ）に示した工程の次工程を模式的に表した断面図である。 射出成型工程の一例を模式的に表した断面図である。 図１に示した透過型曲面スクリーンを備えた表示装置の他の例について、断面を模式的に表した図である。 図１５（ａ）は、予備成型に用いる金型の一例を概略的に示す斜視図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示したＸＶｂ−ＸＶｂでの金型の断面を概略的に示す図である。図１５（ｃ）は、図１５（ａ）に示したＸＶｃ−ＸＶｃでの金型の断面を概略的に示す図である。 図１６（ａ）は、予備成型に用いる金型の他の例を概略的に示す斜視図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示したＸＶＩｂ−ＸＶＩｂでの金型の断面を概略的に示す図である。図１６（ｃ）は、図１６（ａ）に示したＸＶＩｃ−ＸＶＩｃでの金型の断面を概略的に示す図である。 図１７（ａ）は、予備成型に用いる金型の他の例を概略的に示す斜視図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示したＸＶＩＩｂ−ＸＶＩＩｂでの金型の断面を概略的に示す図である。図１７（ｃ）は、図１７（ａ）に示したＸＶＩＩｃ−ＸＶＩＩｃでの金型の断面を概略的に示す図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。なお、図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を実物のそれから変更し、誇張している。また、各図面において、見易さのために繰り返しとなる符号を一部省略している場合がある。

＜透過型曲面スクリーン＞
図１は一つの実施形態にかかる本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法によって製造された透過型曲面スクリーン１０（以下、単に「スクリーン１０」と表記する。）の外観を模式的に表した斜視図である。図１では、スクリーン１０を表示装置に備えさせた場合に映像光源からの映像光が投射される側（以下、単に「映像光源側」と表記する。）が紙面奥側であり、スクリーン１０を表示装置に備えさせた場合に観察者が観察する側（以下、単に「観察者側」と表記する。）が紙面手前側である。また、図１中に示した「水平方向」は、スクリーン１０を表示装置に備えさせた場合に、水平となる方向であって、「鉛直方向」は、スクリーン１０を表示装置に備えさせた場合に、鉛直となる方向である。図２は、スクリーン１０の断面を示し、その層構成を模式的に表した図である。図２では紙面右が映像光源側、紙面左が観察者側である。また、図２は、単にスクリーン１０の層構成を模式的に表す図であり、スクリーン１０を実際の形状とは異なる平板状にして示している。図３は、透過型曲面スクリーン１０を備えた表示装置１の鉛直方向断面を模式的に表した図である。

図１に示すように、スクリーン１０は観察者側に凸となるような三次元曲面をなすように形成されている。ここで、「三次元曲面をなすように形成されている」とは、互いに対して傾斜した複数の軸をそれぞれ中心として、部分的又は全体的に曲がっていることを意味する。具体的には、スクリーン１０は、平板状にすると矩形となる形状を有しており、該矩形の一方の対角線と平行でスクリーン１０の映像光源側に位置する第１の軸Ａ１を中心とした方向ｄ１に曲がるとともに、他方の対角線と平行でスクリーン１０の映像光源側に位置するとともに第１の軸Ａ１と交わる第２の軸Ａ２を中心とした方向ｄ２にも曲がっている。この結果、スクリーン１０は、全体として、観察者側に凸となるような三次元曲面をなすように形成されている。また、スクリーン１０を平板状にした場合の矩形の一対の対角線が交わる中央位置Ｐａにおいて、スクリーン１０の表示面１０ａは観察者側に最も突出している。ただし、本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法によって製造できる透過型曲面スクリーンの形状はスクリーン１０のような形状に限定されず、様々な三次元曲面をなすように透過型曲面スクリーンを製造することができる。また、透過型曲面スクリーンを平板状したときの形状は矩形に限定されず、様々な形状にすることができる。

スクリーン１０は、映像光源側から投射された映像光を観察者側に透過させるスクリーンである。よって、図３に示すように、スクリーン１０を表示装置１に組み込む場合、該表示装置１を、スクリーン１０と、該スクリーン１０を支持する開口部を有した筐体２と、該筐体２内に収容され、スクリーン１０に映像光Ｌを投射する映像光源３とを少なくとも備えた、いわゆる背面投射型表示装置とすることができる。

スクリーン１０は、図２に示すように、積層体３１及び、基材層３２を備えている。積層体３１は、映像光源からの光を制御して観察者側に透過可能な層であり、複数の層を有する。図２に示した積層体３１は、ハードコート層２１、光拡散層２０、光学機能層１２、及び光学機能層１２の基材となる層（以下、光学機能層１２の基材となる層を「第１基材層」と表記する。）１１を有している。なお、本実施形態では、基材層３２がフレネルレンズ２４を有しているため、以下では基材層３２をフレネルレンズ層３２と表記する。以下、これらの層について説明する。

（フレネルレンズ層３２）
フレネルレンズ層３２は、後に説明するようにして、基部２３と基部２３上に形成されたフレネルレンズ２４とが一体となって樹脂で形成される層である。フレネルレンズ層３２を構成する樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等の透明樹脂を挙げることができる。

基部２３は、フレネルレンズ層３２にある程度の強度を持たせるために備えられる部分である。基部２３の厚さ（フレネルレンズ層３２のフレネルレンズ２４を除いた部分の厚さ。すなわちフレネルレンズ層３２の最も薄い部分の厚さ。）は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。基部２３の厚さを３ｍｍ以上とすることによって、フレネルレンズ層３２に十分な剛性を付与しやすくなる。一方、基部２３の厚さを５ｍｍ以下とすることによって、スクリーン１０の厚さが厚くなり過ぎる、映像光の透過率が低下する、ゴースト（二重像）が発生する等の不具合を防止しやすくなる。

フレネルレンズ２４は、映像光源から発散光束としてスクリーン１０に投射される映像光の進行方向を偏向させる機能を有している。具体的には、フレネルレンズ２４は、発散光束として入射した映像光を、映像光源側から観察者側に向けて進む平行光束に変換する。このように映像光を一旦平行光束にしておくことにより、観察者側から観察される映像の明るさのバラツキを緩和することができる。

フレネルレンズ２４に入射した映像光の光路について、図４を参照しつつ説明する。図４は、フレネルレンズ層３２の一部を拡大するとともに、フレネルレンズ２４に入射した映像光の光路を示した図である。

図４に示すように、フレネルレンズ２４を構成する複数の単位レンズ２５は、映像光Ｌを屈折させて入射させる入射面２６と、入射面２６から入射した映像光Ｌを全反射させて観察者側に向ける全反射面２７とを有している。このように、映像光源から発光される映像光Ｌは、発散光束としてスクリーン１０に投射されてフネルレンズ層３２に入射し、フレネルレンズ２４を構成する単位レンズ２５、２５、…によって屈折及び反射されることによって、平行光束にされて積層体３１へと入射する。

このようなフレネルレンズ２４を構成する単位レンズの構成について、以下に例示する。図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６は、フレネルレンズ層３２を平板状にした場合のフレネルレンズ２４を模式的に表した平面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、いわゆるサーキュラーフレネルレンズを表しており、図６は、いわゆるリニアフレネルレンズを表している。図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６において、紙面奥が観察者側、紙面手前が映像光源側である。また、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６に示した「水平方向」及び「鉛直方向」は、図１と同義である。

図５（ａ）に示したフレネルレンズ２４ａを構成する単位レンズ２５ａ、２５ａ、…は、同心円をなす円の弧上に延びるように配列されている。そして、水平方向における単位レンズ２５ａ、２５ａ、…の構成は、水平方向における中心位置を通る鉛直方向と平行な軸Ａａを中心として、線対称となっている。このような単位レンズ２５ａ、２５ａ、…の構成はスクリーン１０に対する映像光源等の配置に基づいて設計され得る。例えば、単位レンズ２５ａ、２５ａ、…の配置に関する同心円の中心Ｏが、スクリーン１０を備えた表示装置を正面から観察した場合において、映像光源の配置位置に重なる位置になるように設計する。この場合、中心Ｏは、フレネルレンズ２４ａの光学中心と呼ばれることもある。このように中心Ｏをフレネルレンズ層３２の中心から鉛直方向下側に偏心させることにより、スクリーン１０の下方から映像光を投射したとしても、映像光源からの発散光束を平行光束にすることができる。スクリーン１０の下方から映像光を照射する構成とすることによって、スクリーン１０を備えた表示装置の厚さを薄くすることができる。

図５（ｂ）に示したフレネルレンズ２４ｂは、フレネルレンズ２４ｂを構成する単位レンズ２５ｂ、２５ｂ、…の配置に関する同心円の中心Ｏの位置が、図５（ａ）に示したフレネルレンズ２４ａと異なる。図５（ｂ）に示したフレネルレンズ２４ｂのように、単位レンズ２５ｂ、２５ｂ、…の配置に関する同心円の中心Ｏを、フレネルレンズ層３２の略中心とすることも可能である。

図６に示したフレネルレンズ２４ｃを構成する単位レンズ２５ｃ、２５ｃ、…は、それぞれが水平方向に直線状に延び、且つ単位レンズ２５ｃ、２５ｃ、…が鉛直方向に配列されている。このように、フレネルレンズ２４をいわゆるリニアフレネルレンズとすることも可能である。ただし、リニアフレネルレンズの場合、単位レンズの配列方向（図６に示した形態では紙面上下方向）には光を収束できるが、単位レンズが延在する方向（図６に示した形態では紙面左右方向）には光を収束できない。

（第１基材層１１）
第１基材層１１は、後で詳しく説明する光学機能層１２を形成するための基材となる層であり、積層体３１の変形を抑えてスクリーン１０によって表示される映像の歪みの発生を防止できる程度の剛性が付与されている。また、上述したように、フレネルレンズ層３２の基部２３は、その厚みを厚くすると、ゴースト（二重像）が発生する等の不具合を起こす虞があるため、第１基材層１１は、積層体３１に十分な剛性を付与するだけでなく、スクリーン１０全体に十分な剛性を付与すべく、その材質及び厚みを設計することが好ましい。

第１基材層１１は、例えば、上述したフレネルレンズ層３２を構成する樹脂と同様の樹脂で構成されることが好ましい。後に説明するようにして射出成型でフレネルレンズ層３２を形成する際に、第１基材層１１とフレネルレンズ層３２との密着性を高めることができるからである。

第１基材層１１の厚みは、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。第１基材層１１の厚さを５０μｍ以上とすることによって、スクリーン１０に十分な剛性を付与しやすくなる。一方、第１基材層１１の厚さを２００μｍ以下とすることによって、スクリーン１０の厚さが厚くなり過ぎる、映像光の透過率が低下する、後に説明するようにして光学機能層１２を形成することが困難になる等の問題を生じることを防止しやすくなる。

（光学機能層１２）
光学機能層１２は、映像光源側から入射した映像光の光路を制御するとともに、迷光や外光を適切に吸収する機能を有する層である。光学機能層１２は、図２に示した断面を有して紙面奥／手前側に延在する形状を備える。図７は、図２に示した光学機能層１２の一部を拡大して示した図である。図２、図７及び適宜示す図を参照しつつ光学機能層１２についてさらに説明する。

光学機能層１２は、光を透過可能に層面に沿って並列された光透過部１３、１３、…と、光透過部１３、１３、…間に光を吸収可能に並列された光吸収部１４、１４、…とを備えており、光透過部１３、１３、…及び光吸収部１４、１４、…は、図２に示した断面を有して紙面奥／手前側に延在する形状を備えている。光学機能層１２は、このような光透過部１３、１３、…及び光吸収部１４、１４、…を備えることによって、表示装置に備えられた際に、映像光源側から入射した映像光の光路を制御するとともに、迷光や外光を適切に吸収する機能を有することができる。

光透過部１３、１３、…は、映像光を透過する機能を有する部位で、図２及び図７に表れる断面において、略台形の断面を有する要素である。当該略台形断面における上底及び該上底より長い下底が光学機能層１２の層面に沿う方向に配置されている。また、光透過部１３、１３、…は、屈折率がＮｐであり、光透過性を有する。このような光透過部１３、１３、…は、以下に説明する光透過部構成組成物を硬化させることによって構成することができる。なお、屈折率Ｎｐの値は特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点等から１．４９〜１．５６であることが好ましい。

光透過部構成組成物としては、紫外線などの光で硬化させられるものが好ましく、例えば、以下に挙げる光硬化型プレポリマー（Ｐ１）、反応性希釈モノマー（Ｍ１）および光重合開始剤（Ｓ１）を配合した光硬化型樹脂組成物が好ましく用いられる。

上記光硬化型プレポリマー（Ｐ１）としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等のプレポリマーを挙げることができる。

また、上記反応性希釈モノマー（Ｍ１）としては、例えば、ビニルピロリドン、２−エチルヘキシルアクリレート、β−ヒドロキシアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等を挙げることができる。

また、上記光重合開始剤（Ｓ１）としては、例えば、ヒドロキシベンゾイル化合物（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインアルキルエーテル等）、ベンゾイルホルメート化合物（メチルベンゾイルホルメート等）、チオキサントン化合物（イソプロピルチオキサントン等）、ベンゾフェノン（ベンゾフェノン等）、リン酸エステル化合物（１，３，５−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド等）、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。これらのうち光透過部１３、１３、…の着色防止の観点から好ましいのは、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンおよびビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシドである。なお、上記光重合開始剤（Ｓ１）は、光透過部構成組成物全量を基準（１００質量％）として、０．５質量％以上５．０質量％以下含まれていることが好ましい。

これらの光硬化型プレポリマー（Ｐ１）、反応性希釈モノマー（Ｍ１）および光重合開始剤（Ｓ１）は、それぞれ、１種あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また必要に応じて、光透過部構成組成物中に、塗膜の改質や塗布適性、金型からの離型性を改善させるため、種々の添加剤としてシリコーン系添加剤、レオロジーコントロール剤、脱泡剤、離型剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤等を添加することも可能である。だたし、光透過部構成組成物は以下に説明するように、架橋間分子量が３０００以上４０００以下の紫外線硬化型樹脂であることが好ましい。

紫外線硬化型樹脂は、架橋間分子量が多くなると柔らかく（伸びやすく）なり、柔らかい紫外線硬化型樹脂は、成型した際に形状が変化しやすくなる。本発明者らは、本実施形態においては適度な柔らかさの紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましいと考えて実験を行った結果、架橋間分子量が３０００以上４０００以下の紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましいことを見出した。以下に、発明者が行った実験の一例について説明する。

発明者は、それぞれ異なる樹脂によって形成された光透過部を備えた光学機能層を具備するシートを複数用意し、様々な金型を用いてそれらのシートを三次元曲面を有するように成型する実験を行った。表１に、実験に用いた金型の形状及び使用した樹脂等を示した。本実験に用いた樹脂は、架橋間分子量が１５００の樹脂（樹脂Ａ）及び架橋間分子量が３２５０の樹脂（樹脂Ｂ）である。また、本実験に用いた金型は、図１５に示したような金型である。図１５（ａ）は金型１５０の斜視図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示したＸＶｂ−ＸＶｂでの断面であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）に示したＸＶｃ−ＸＶｃでの断面である。表１に示した「曲率半径」は、金型１５０の凹部１５１の長手方向の曲率半径である。「深さ」は凹部１５１の深さＤ１である。「長手方向変化率」は凹部１５１の長手方向断面（図１５（ｂ）に示した断面）において底部を形成する孤１５４の長さＬ２と、上面視における凹部１５１の長手方向の長さＬ１とを用いて（Ｌ２−Ｌ１）／Ｌ１で求められる値である。「面積変化率」は、長手方向変化率と同様にして短手方向についても変化率を計算し、その短手方向変化率と長手方向変化率とを掛け合わせた値である。「縦ストライプ」は、光透過部の長手方向（図２の紙面奥／手前方向）がＸＶｂ−ＸＶｂと平行になるようにして成型した場合にクラックが発生したかどうかを示しており、「横ストライプ」は光透過部の長手方向（図２の紙面奥／手前方向）がＸＶｃ−ＸＶｃと平行になるようにして成型した場合にクラックが発生したかどうかを示している。なお、クラックが発生した場合は「×」、クラックが発生しなかった場合は「○」としている。

表１に示したように、架橋間分子量が３２５０の紫外線硬化型樹脂を用いた場合は、面積変化率が１９．４％となるまで伸ばしてもクラックが発生しなかった。

次に、光吸収部１４、１４、…について説明する。光吸収部１４、１４、…は、光透過部１３、１３、…の間に配置され、図２及び図７表れる断面において略台形面を有する要素である。当該略台形断面における上底及び該上底より長い下底が光学機能層１２の層面に沿う方向に配置されている。また、当該略台形断面の下底に相当する面が光透過部１３、１３、…の上底間に並列されている。そして、光吸収部１４、１４、…の下底、及び光透過部１３、１３、…の上底により光学機能層１２の一方の面が形成されている。当該略台形断面における斜辺は、光学機能層１２の層面の法線方向に対して０度以上１０度以下の角度をなしていることが好ましい。なお、斜辺の角度が０度に近い場合、断面は略矩形となる。また、光吸収部１４、１４、…の上記斜辺の傾きは必ずしも一定である必要はなく、折れ線状であってもよいし、曲線状であってもよい。さらに、光吸収部１３、１３、…断面は、略三角形であってもよい。

また、光吸収部１４、１４、…は、光透過部１３、１３、…の屈折率Ｎｐより小さい屈折率Ｎｂを有する所定の材料により構成されている。このように光透過部１３、１３…の屈折率Ｎｐと光吸収部１４、１４、…の屈折率ＮｂとをＮｐ＞Ｎｂとすることにより、光透過部１３、１３、…に入射した映像光源からの映像光を、光吸収部１４、１４、…と光透過部１３、１３、…との界面でスネルの法則によって反射させ、観察者に明るい映像を提供することができる。ＮｐとＮｂとの屈折率の差は特に限定されるものではないが、０より大きく０．０６以下であることが好ましい。

また、本実施形態では上記のようにＮｐ＞Ｎｂの関係が好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、光透過部の屈折率と光吸収部の屈折率とを同じにしてもよく、光透過部の屈折率を光吸収部の屈折率よりも小さくすることも可能である。

加えて、本実施形態における光吸収部１４、１４、…は、光吸収粒子１６、１６、…と光吸収粒子１６、１６、…を分散させたバインダー１５とを含む光吸収部構成組成物が光透過部１３、１３、…間の溝に充填されることにより構成されている。これにより、光透過部１３、１３、…と光吸収部１４、１４、…との界面でスネルの法則によって反射せずに光吸収部１４、１４、…の内側に入射した映像光を光吸収粒子１６、１６、…で吸収することができる。さらには所定の角度で入射した観察者側からの外光を光吸収粒子１６、１６、…で適切に吸収することができ、映像のコントラストを向上させることも可能となる。

このときバインダー１５が上記の屈折率Ｎｂである材料により構成される。当該バインダーとして用いられるものは特に限定されないが、紫外線などの光によって硬化されるものが好ましく、これには例えば、光硬化型プレポリマー（Ｐ２）に、反応性希釈モノマー（Ｍ２）および光重合開始剤（Ｓ２）を配合した光硬化型樹脂組成物が好ましく用いられる。

上記光硬化型プレポリマー（Ｐ２）としては、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、およびブタジエン（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

また、上記反応性希釈モノマー（Ｍ２）としては、例えば、単官能モノマーとして、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクトン、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、スチレン等のビニルモノマー、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシジプロピレングリコール（メタ）アクリレート、パラクミルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレ−ト、ベンジルメタクリレ−ト、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、アクリロイルモルホリン等の（メタ）アクリル酸エステルモノマー、（メタ）アクリルアミド誘導体が挙げられる。また、多官能モノマーとして、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡポリプロポキシジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレ−ト、グリセリルトリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化グリセリルトリ（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレ−ト、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレ−ト、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレ−ト、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレ−ト等が挙げられる。

また、上記光重合開始剤（Ｓ２）としては、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。これらの中から、光硬化型樹脂組成物を硬化させるための照射装置および光硬化型樹脂組成物の硬化性から任意に選択することができる。本発明において光硬化型樹脂組成物に含まれる光重合開始剤（Ｓ２）の量は、光硬化型樹脂組成物の硬化性およびコストの観点から、光硬化型樹脂組成物全量を基準（１００質量％）として、０．５質量％以上１０．０質量％以下含まれていることが好ましい。

これらの光硬化型プレポリマー（Ｐ２）、反応性希釈モノマー（Ｍ２）および光重合開始剤（Ｓ２）は、それぞれ、１種で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。

具体的には、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートおよびメトキシトリエチレングリコールアクリレートからなる重合性成分（詳しくは、光硬化型プレポリマー（Ｐ２）および反応性希釈モノマー（Ｍ２））の屈折率、粘度、あるいは光学機能層１２の性能への影響等を考慮して任意に配合して用いる。

また必要に応じて、添加剤として、シリコーン、消泡剤、レベリング剤および溶剤等を光吸収部構成組成物に添加してもよい。

光吸収粒子１６、１６、…は、光吸収部構成組成物中に含まれ、光吸収部１４、１４、…を構成したとき、迷光や外光を吸収するように作用する。

光吸収粒子１６、１６、…としては、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。より具体的には、カーボンブラックを含有したアクリル架橋微粒子や、カーボンブラックを含有したウレタン架橋微粒子等が好ましく用いられる。こうした着色粒子は、通常、上記の光吸収部構成組成物中に３質量％以上３０質量％以下の範囲で含まれる。着色粒子の平均粒子径は１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。光吸収部１４、１４、…を形成する際には、図１０（光吸収部を製造する装置を概略的に示す図。）に示すように、着色粒子を含有する光吸収部構成組成物４６を光透過部１３、１３、…間の溝に充填しつつ、ドクターブレード４７を用いて余剰分の光吸収部構成組成物４６を掻き落とす工程が含まれる。このとき、平均粒子径が１．０μｍ以上の着色粒子を用いることによって、着色粒子がドクターブレード４７と光透過部１３、１３、…との間の隙間を抜け難くなることを防止し、光透過部１３、１３、…上に着色粒子が残留することを防止できる。

また、光透過部を構成する材料によっては、光吸収部の表面は光透過部の表面に対して、同一平面上（平滑）に充填される場合もあれば、凹部状に充填される場合もある。

なお、光を吸収させるための手段は本実施形態のように光吸収粒子による方法に限定されるものではない。他には例えば、顔料や染料により光吸収部全体を着色することを挙げることができる。

光吸収部１４、１４、…は、上記光吸収部構成組成物を用いて、後に詳述するようにして形成することができる。

（光拡散層２０）
光拡散層２０は、映像光源側から入射した光を等方拡散して観察者側に出射する層である。具体的には、光拡散層２０は、透明樹脂からなるベース部と、該ベース部中に分散された拡散成分とを有している。そして、光拡散層２０は、例えば、ベース部と拡散成分との間の屈折率差に起因して、或いは、拡散成分自体が有する反射性に起因して、光を等方的に拡散する機能を発現する。ただし、本発明において、光拡散層２０は光を等方拡散する層に限定されず、透過型曲面スクリーンの用途に応じて、光を異方拡散する層であってもよい。例えば、ベース部中における拡散成分の分布や拡散成分の形状を調整することによって、光を異方拡散することができる。光拡散層２０のこのような光拡散能によって、光学機能層１２を透過した映像光が拡散され、観察者は、光拡散層２０の光拡散能に応じた視野角の範囲内で映像を観察することができる。

光拡散層２０のベース部を構成する透明樹脂としては、例えば、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体（ＭＢＳ樹脂）、メチルメタクリレート・スチレン共重合体（ＭＳ樹脂）、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。

また、光拡散層２０の拡散成分を構成するものとしては、プラスチックビーズ等の有機フィラーが好適であり、特に透明度が高いものが好ましい。当該プラスチックビーズをとしては、例えば、メラミンビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリスチレンビーズ、塩ビビーズ等が挙げられる。これらの中でもアクリルビーズが好ましい。或いは、拡散成分は気泡であっても良い。

光拡散層２０の厚みは、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。光拡散層２０の厚みが０．１ｍｍ未満であれば、光拡散層２０の光拡散能が不十分となる虞がある。一方、光拡散層２０の厚みが２ｍｍを超えると、スクリーン１０の観察者側に表示される映像の解像性が劣化し、映像がぼやける虞がある。

（ハードコート層２１）
ハードコート層２１は、スクリーン１０の最も観察者側に配置されており、スクリーン１０の映像表示面を構成する。したがって、ハードコート層２１は、外部との接触に起因した擦傷に対する耐性が付与されている。このようなハードコート層２１は、例えば、電離放射線硬化型樹脂を硬化させることによって形成できる。当該電離放射線硬化型樹脂の具体例としては、アクリルウレタン系の電離放射線硬化型樹脂を挙げることができる。

また、ハードコート層２１は、スクリーン１０の映像表示面を構成するため、防眩機能を有していることが好ましい。防眩機能を有するハードコート層２１によれば、スクリーン１０表示面での外光の反射や外部像の写りこみを防止して、スクリーン１０表示面に表示される映像の視認性を向上させることができる。

（その他の層）
これまでに説明した各層は、融着、又は粘着剤層を介することによって互いに固定されている。当該粘着剤層に用いられる粘着剤は、光を透過させるとともに、適切な粘着性を有すればその材質は特に限定されるものではない。これには、例えばアクリル系粘着剤を挙げることができる。その粘着力は、例えば、数Ｎ／２５ｍｍ〜２０Ｎ／２５ｍｍ程度である。

なお、図２には、積層体３１がハードコート層２１、光拡散層２０、光学機能層１２、及び第１基材層１１を備える形態について例示したが、本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法によって製造される透過型曲面スクリーンの積層体は、これら全ての層を必須とするわけではない。また、その他の層が備えられていてもよい。積層体を構成する層としては、従来の透過型スクリーンに備えられる層を適宜備えさせることができる。例えば、透明な基材上に透明な球体やレンズを複数配列することによって、光を拡散又は集光させることができる層等がある。

＜透過型曲面スクリーンの製造方法＞
本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法は、映像光源から入射した光を観察者側に拡散して出射可能な光拡散層を有する積層体と、該積層体の映像光源側に形成された基材層とを含む、三次元曲面をなすように曲げられた透過型曲面スクリーンを製造する方法である。

図８は、本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法が有する工程を示したフローチャートである。図８に示すように、透過型曲面スクリーンの製造方法は、積層体を平板状に作製する、積層体作製工程Ｓ１（以下、単に「工程Ｓ１」と表記する場合がある。）と、工程Ｓ１において作製された平板状の積層体を予備成型する、予備成型工程Ｓ２（以下、単に「工程Ｓ２」と表記する場合がある。）と、射出成型金型を用いて、工程Ｓ２において予備成型された積層体の映像光源側の面に基材層を形成するとともに、積層体及び基材層を、三次元曲面をなすように曲げる、射出成型工程Ｓ３（以下、単に「工程Ｓ３」と表記する場合がある。）とを有する。上述したスクリーン１０を製造する場合を例にして、以下、本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法について説明する。

（工程Ｓ１）
工程Ｓ１は、積層体３１を平板状に作製する工程である。

積層体３１を作製するには、まず光拡散層２０を構成する拡散フィルムを作製する。当該拡散フィルムを作製する方法としては、上述した拡散成分を分散させた熱可塑性樹脂を押し出し成形によって板状に成形する方法が挙げられる。

次に、上記拡散フィルムの一方の面側にハードコート層２１を付与する。拡散フィルムの一方の面側にハードコート層２１を付与するには、上述したハードコート層２１を構成する樹脂を拡散フィルムの一方の面側に連続的に供給し、賦型成形する方法が挙げられる。このとき、ハードコート層２１に上述した防眩機能を備えさせる場合は、表面がマット面である金型ロールを用いて賦型成形すれば良い。

しかしながら、ハードコート層２１を硬化させた後に該ハードコート層２１を含む積層体３１を後述するようにして曲げると、ハードコート層２１にクラックが入る虞がある。これは、ハードコート層２１を構成する樹脂を完全に硬化させると、ハードコート層２１が延び難くなり、曲げに追従できなくなるためである。

よって、光拡散層２０の一方の面側にハードコート層２１を付与する好ましい方法として、以下の方法を例示できる。１つ目の方法は、工程Ｓ１ではハードコート層２１を構成する樹脂を完全に硬化させずに次工程に進み、積層体３１を曲げると同時に、若しくは積層体３１を曲げた後にハードコート層２１を硬化させる方法である。２つ目の方法は、後に説明するようにして、ハードコート層２１を工程Ｓ３で転写する方法である。３つ目の方法は、工程Ｓ３の後に、ハードコート層２１を構成する樹脂をスプレー塗工、スピン塗工、ディップ塗工などで光拡散層２０の表面に塗工し、該樹脂を硬化させる方法である。

一方、光拡散層２０及びハードコート層２１とは別に、光学機能層１２を作製しておく。以下、光学機能層１２の製造方法について説明する。図９は、光学機能層１２の製造方法の一例について、一部の過程を模式的に表した断面図である。図１０は、光学機能層１２の製造方法の一例について、他の過程を模式的に表した斜視図である。

光学機能層１２を作製する際、図９に示すように、第１基材層１１となる、又は第１基材層１１となる層を含む基材１１’の上に、光透過部１３、１３、…を形成する。光透過部１３、１３、…を形成するには、まず、光透過部１３、１３、…の形に対応した形の溝を所定のピッチで有する金型ロール４２を準備する。次に、当該金型ロール４２とニップロール４１との間に基材１１’を送り込む。図９に示した矢印ｘ１は、基材１１’を送り込む方向である。基材１１’の送り込みに合わせて、金型ロール４２と基材１１’との間に供給装置４５から光透過部構成組成物４０の液滴を供給し続ける。供給装置４５から基材１１’上に光透過部構成組成物４０を供給するとき、金型ロール４２と基材１１’との間に、光透過部構成組成物４０が溜まったバンクが形成されるようにする。このバンクにおいて、光透過部構成組成物４０が基材１１’の幅方向に広がる。

上記のようにして金型ロール４２と基材１１’との間に供給された光透過部構成組成物４０は、金型ロール４２およびニップロール４１間の押圧力により、基材１１’と金型ロール４２との間に充填される。その後、光照射装置４４によって光透過部構成組成物４０に光を照射し、光透過部構成組成物を硬化させることによって光透過部１３、１３、…を形成することができる。光透過部１３、１３、…が形成された後、基材１１’上に光透過部１３、１３、…が形成されたシートは、剥離ロール４３を介して引かれることによって、金型ロール４２から引き剥がされる。

次に、図９に示した工程を経て得られたシートの光透過部１３、１３、…間に、光吸収部１４、１４、…を形成する。具体的には、光透過部１３、１３、…上に光吸収部構成組成物４６を供給し、ドクターブレード４７によって該光吸収部構成組成物４６を光透過部１３、１３、…間の溝１３ａ、１３ａ、…に充填しつつ、余剰分の光吸収部構成組成物４６を掻き落とし、光透過部１３、１３、…間の溝１３ａ、１３ａ、…に残った光吸収部構成組成物４６に光を照射して硬化させることにより、光吸収部１４、１４、…を形成することができる。このようにして、第１基材層１１上に光学機能層１２を形成する。なお、図１０に示した矢印ｘ２は、図９に示した工程を経て得られたシートの送り方向である。

なお、図１０に示した工程において、光透過部１３、１３、…の弾性率は１０ＭＰａ以上２０００ＭＰａ未満であることが好ましい。光透過部１３、１３、…の弾性率が２０００ＭＰａ以上になると、硬くなり、ワレや欠けの不具合が発生したり、上記のようにして光吸収部１４、１４、…を形成する際に、光学機能層１２の表面に外観不良を生じたり、光学機能層１２の透過率が低下したりする虞がある。すなわち、光透過部１３、１３、…が硬すぎると、光透過部１３、１３、…上に供給した光吸収部構成組成物４６のうち余剰分をドクターブレード４７で掻き取る際、ドクターブレード４７を光透過部１３、１３、…に押し付けても光透過部１３、１３、…が変形しないため、余剰分の光吸収部構成組成物４６を掻き落としきれない虞がある。光透過部１３、１３、…の弾性率を上記範囲にすると、ドクターブレード４７を押し付けた際、光透過部１３、１３、…の変形により、余剰分の光吸部構成組成物４６の掻き取り不良をなくし、光学機能層１２の表面に外観不良を生じたり、光学機能層１２の透過率が低下したりすることを防止できる。なお、光透過部１３、１３、…の弾性率が１０ＭＰａ以下だと光透過部１３、１３、…が軟らか過ぎるため、図９に示した工程において、光透過部１３、１３、…が金型ロール４２から離型し難くなる虞がある。

上述したようにして光拡散層２０及びハードコート層２１と、第１基材層１１上に形成された光学機能層１２とを作製した後、これらを適当な大きさに断裁して積層することにより、平板状の積層体３１を作製することができる。このとき、光拡散層２０と光学機能層１２とは、粘着剤層を介して貼合するようにする。

（予備成型工程Ｓ２）
工程Ｓ２は、工程Ｓ１において作製された平板状の積層体を予備成型する工程である。なお、工程２では、積層体３１を最終的な三次元曲面にまで変形する必要はない。後の工程Ｓ３において、加熱（例えば、２００℃以上２５０℃以下）及び加圧（例えば、１００ｋｇ／ｃｍ^２以上１５００ｋｇ／ｃｍ^２以下）によって、積層体３１を含むスクリーン１０を最終的な三次元曲面にまで変形するからである。

図１１、図１２及び適宜示す図を参照しつつ、工程Ｓ２について説明する。図１１及び図１２は、それぞれ工程Ｓ２の一例を模式的に表した断面図である。以下に説明するように、工程Ｓ２は、積層体３１を加熱して、所望の形状が得られる金型に積層体３１を真空密着及び／又は圧空密着させる工程であることが好ましい。また、積層体３１を加熱して、押圧部材を用いて金型に積層体３１を密着させても良い。積層体３１を加熱する温度は、ガラス転移温度Ｔｇ（積層体３１を構成する層のうち、最もガラス転移温度が高い層のガラス転移温度）以上、例えば、１２０℃以上１８０℃以下であることが好ましい。

図１１は、碗状の凹部５５及びその周囲を囲む平坦部５２を有するメス型の金型５０を用いる場合を例示している。金型５０によって積層体３１を予備成型する場合、まず、図１１（ａ）に示すように、積層体３１を金型５０上に配置する。このとき、工程Ｓ３でフレネルレンズ層３２が形成される側の面を上側（金型５０と反対側）にする。その後、図１１（ｂ）に示すように、金型５０の平坦部５２と積層体３１とを接触させる。その後、積層体３１の上から空圧を付与する、及び／又は金型５０に設けられた孔５１、５１、…から真空引きすることによって、図１１（ｃ）に示すように、積層体３１と金型５０とを密着させる。このようにして、積層体３１を予備成型することができる。

図１２は、図１１に示した金型５０の凹部５５に対応する形状の凸部６５及びその周囲を囲む平坦部６２を有する、オス型の金型６０を用いる場合を例示している。金型６０によって積層体３１を予備成型する場合、まず、図１２（ａ）に示すように、積層体３１を金型６０上に配置する。このとき、工程Ｓ３でフレネルレンズ層３２が形成される側の面を下側（金型６０側）にする。その後、図１２（ｂ）に示すように、凸部６５の頂部６４と積層体３１とを接触させる。その後、積層体３１の上から空圧を付与する、及び／又は金型６０に設けられた孔６１、６１、…から真空引きすることによって、図１２（ｃ）に示すように、積層体３１と金型６０とを密着させる。このようにして、積層体３１を予備成型することができる。

図１１に示したようなメス型の金型を用いる場合と、図１２に示したようなオス型の金型を用いる場合とでは、以下に説明するように、オス型の金型を用いる場合の方が好ましい。

金型５０を用いる場合、真空引きを効率良く行う観点から、孔５１、５１、…は、平坦部５２及び凹部５５の底部５４に設けられる。また、上述したように、積層体３１と金型５０とを密着させるとき、積層体３１はまず平坦部５２に接触した後、圧力を加えられる。このとき、凹部５５の端部、すなわち、凹部５５と平坦部５２との境目５３に接触している積層体３１の部分は変形し難い。一方、底部５４に密着する積層体３１の部分は、最も変形し易く、薄くなる。底部５４に密着する積層体３１の部分は、スクリーン１０の中心となる部分であって、変形は少ないことが好ましい。当該部分が薄くなると、映像の明度や視野角に大きな影響を与える虞があるためである。

一方、金型６０を用いる場合、真空引きを効率良く行う観点から、孔６１、６１、…は、平坦部６２に設けられる。また、上述したように、積層体３１と金型６０とを密着させるとき、積層体３１はまず頂部６４に接触した後、圧力を加えられる。このとき、頂部６４に接触している積層体３１の部分は変形し難い。上述したように当該部分は変形が少ないことが好ましい。このように、オス型の金型を用いた予備成型は、スクリーン１０の中心となる部分が他の部分に比べて薄くなることを抑制することができるため好ましい。

なお、これまでの工程Ｓ２の説明では、積層体３１を加熱して、真空密着、圧空密着、又は真空圧空成型によって積層体３１を成型する方法について説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。工程Ｓ２は、例えば、積層体３１を加熱して、プレス成型によって積層体３１を成型する工程であってもよい。

また、これまでの工程Ｓ２の説明では、金型の断面図を参照しながら説明したが、金型を三次元的に見た場合、以下に説明するような金型を用いることが好ましい。

図１５（ａ）は型１５０の斜視図である。図１５（ａ）において斜線で示した部分は、予備成型する際に、積層体３１のうち最終的に透過型曲面スクリーン１０に用いられる部分が配置される場所である。図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示したＸＶｂ−ＸＶｂでの断面である。図１５に示した型１５０は、積層体３１のうち最終的に透過型曲面スクリーン１０に用いられる部分に合わせて凹部１５１が形成されている。そのため、図１５（ｂ）に示したように、凹部１５１の長手方向については段差がないが、図１５（ｃ）に示したように、凹部１５１の短手方向については、平坦部１５２と凹部１５１との間で段差１５３、１５３が形成されている。このような段差があると、積層体３１を予備成型する際に、その段差の部分で積層体３１が他の部分より伸ばされるため、積層体３１にクラックが発生しやすくなる。そこで、このようなクラックの発生を防ぐ型として、図１６に示した金型１６０や図１７に示した金型１７０を用いることが好ましい。

図１６（ａ）は金型１６０の斜視図である。図１６（ａ）において斜線で示した部分は、成型する際に、積層体３１のうち最終的に透過型曲面スクリーン１０に用いられる部分が配置される場所である。図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示したＸＶＩｂ−ＸＶＩｂでの断面である。図１６（ｂ）においてＬ３は、予備成型する際に、積層体３１のうち最終的に透過型曲面スクリーンに用いられる部分の幅を示している。Ｌ４は、Ｌ３、Ｌ３で示した部分の間の部分、すなわち、最終的には透過型曲面スクリーン１０に用いられず、破棄される部分の幅を示している。図１６（ｃ）は図１６（ａ）に示したＸＶＩｃ−ＸＶＩｃでの断面である。図１６（ｃ）においてＬ５は、予備成型する際に、積層体１０のうち最終的に透過型曲面スクリーン１０に用いられる部分の幅を示している。Ｌ６は、Ｌ５、Ｌ５で示した部分の間の部分、すなわち、最終的には透過型曲面スクリーン１０に用いられず、破棄される部分の幅を示している。

型１６０は、平面視において楕円形又は円形の凹部からなる成型部１６１を備えており、成型部１６１は積層体３１の予備成型に供される。平面視において楕円形又は円形である凹部によって成型部１６１を形成することによって、成型部１６１と平坦部１６２との間の段差をなくすことができる。すなわち、型１６０の厚さ方向のどの断面視においても、成型部１６１は角を有さない１つの曲線で形成されるとともに、成型部１６１と平坦部１６２とが鈍角をなす。よって、型１６０を用いれば、積層体３１を成型する際に、上述したようなクラックが発生することを防止することができる。また、型１６０は、成型部１６１を複数有しており、工程Ｓ１１の後、積層体３１を適切な大きさに裁断しておくことによって、多面付けが可能となる。なお、型１６０に備えられる成型部１６１の数は特に限定されない。また、型１６０は成型部１６１が凹部で構成される、いわゆるメス型であるが、成型部１６１に対応する形状の凸部を成型部とする、いわゆるオス型を用いても同様に積層体３１にクラックが発生することを防止できる。

このように、工程Ｓ１２において積層体３１にクラックが発生することを防止するという観点からは、平面視において楕円形又は円形の凸部又は凹部からなる成型部を備えた型を用いることが好ましい。

しかしながら、スクリーンは通常は平面視において長方形であるため、型１６０のような型では、積層体３１の無駄が多くなる。すなわち、図１６（ｃ）に示したように、透過型曲面スクリーンの長手方向となる側では無駄な部分Ｌ６を最小限にすることが可能であるが、透過型曲面スクリーンは平面視において長方形であるため、図１６（ｂ）に示したように、透過型曲面スクリーン１０の短手方向となる側では無駄な部分Ｌ４が多くなる。このような無駄を削減する観点からは、図１７に示した金型１７０のような型を用いることが好ましい。

図１７（ａ）は型１７０の斜視図である。図１７（ａ）において斜線で示した部分は、成型する際に、積層体３１のうち、最終的に透過型曲面スクリーン１０に用いられる部分が配置される場所である。図１７（ｂ）は図１７（ａ）に示したＸＶＩＩｂ−ＸＶＩＩｂでの断面である。図１７（ｂ）においてＬ７は、予備成型する際に、積層体３１のうち、最終的に透過型曲面スクリーン１０に用いられる部分の幅を示している。Ｌ８は、Ｌ７、Ｌ７で示した部分の間の部分、すなわち、最終的には透過型曲面スクリーン１０に用いられず、破棄される部分の幅を示している。

型１７０は、平面視において楕円形又は円形の凹部からなる成型部１７１を備えており、成型部１７１が積層体３１の予備成型に供される。また、型１７０は、成型部１７１を複数並べた列を少なくとも１列備えており（図１７に示した形態では２列備えている。）、平面視において、列内で隣接する成型部１７１は互いの一部が重なるように形成されている。すなわち、列内で隣接する一方の成型部１７１の中心Ｐと他方の成型部１７１の中心Ｐとを結ぶ線分の長さＬ９の半分が、列内で最も端に位置する成型部１７１の中心Ｐから他の成型部１７１が存在しない側の端までの距離Ｌ１０より短くなっている。なお、中心Ｐとは成型部１７１の最も深い位置を意味する。

このように、透過型曲面スクリーンの短手方向に相当する方向が短くなるように成型部１７１を設けることによって、図１７（ｂ）に示したように、無駄になる部分Ｌ８を少なくすることができる。なお、型１７０に備えられる成型部１７１の数は特に限定されない。また、型１７０は成型部１７１が凹部で構成される、いわゆるメス型であるが、成型部１７１に対応する形状の凸部を成型部とする、いわゆるオス型を用いても同様に積層体３１にクラックが発生することを防止し、かつ積層体３１の無駄になる部分を少なくすることができる。

工程Ｓ１２で用いる型の深さ（メス型を用いる場合）又は高さ（オス型を用いる場合）は、積層体３１を備えた透過型曲面スクリーンの用途に応じて適宜変更可能である。

上述したようにして工程Ｓ２で積層体３１を予備成型した後、積層体３１を適宜断裁して適当な形状にした後、工程Ｓ３に進む。

（射出成型工程Ｓ３）
工程Ｓ３は、工程Ｓ２において予備成型された積層体３１を、フレネルレンズ２４に対応した形状の溝７３、７３、…を有する射出成型金型７０内に保持し、積層体３１の一方の面側にフレネルレンズ層３２を形成する工程である。図１３を参照しつつ、工程Ｓ３について説明する。図１３は、工程Ｓ３の一例を模式的に表した断面図である。

図１３に示した射出成型金型７０は、メス型の金型７１及びオス型の金型７２を有しており、金型７２はフレネルレンズ２４の単位レンズに対応した形状の溝７３、７３、…を有している。まず、金型７１及び金型７２の間に積層体３１を保持する。次に、オス金型７２に設けられたスプルー７４から、フレネルレンズ層３２（基部２３及びフレネルレンズ２４）を構成する樹脂７５を溶融して射出注入する。そして、該樹脂７５を金型７０内に注入しながら、加熱（例えば、２００℃以上２５０℃以下）及び加圧（例えば、１００ｋｇ／ｃｍ^２以上１５００ｋｇ／ｃｍ^２以下）する。その後、金型７０内の樹脂７５を冷却する。かかる工程を経ることによって、基部２３とフレネルレンズ２４とが一体となったフレネルレンズ層３２を、積層体３１の一方の面側に形成するとともに、スクリーン１０が最終的な三次元曲面をなすように曲げることができる。なお、図示はしていないが、射出成型金型７０には幾つかの孔が設けられており、温水や油、ヒーター等で温度を管理することができる。また、図１３には、積層体３１の略中心となる位置にスプルー７４の開口部７４ａが備えられるように示しているが、実際には、スプルー７４の開口部７４ａは、積層体３１の有効領域（表示装置に組み込まれた際に、映像光が照射される領域）以外に設けることが好ましい。すなわち、サイドゲート等が好ましい。スプルー７４の開口部７４ａが備えられる位置には単位レンズ２５が形成されないためである。

上述したように、工程Ｓ３において、ハードコート層２１を形成することもできる。この場合、積層体３１（ハードコート層２１含まない。）と金型７１との間に、ベースフィルム上にハードコート層２１を構成する樹脂が塗布されたシートを配置する。当該ベースフィルムとしては、ＰＥＴ、ポリカーボネート樹脂等からなるフィルムを用いることができる。なお、当該シートは、ベースフィルムが金型７１側、ハードコート層２１を構成する樹脂が積層体３１側となるように配置する。その後、上述したように樹脂７５を射出注入することによって、樹脂７５の熱でハードコート層２１が積層体３１に転写される。

これまではスクリーン１０を例にして本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法について説明したが、本発明によって製造できる透過型曲面スクリーンの形状はスクリーン１０の形状に限定されない。例えば、フレネルレンズが不要な場合は、工程Ｓ３において平滑な曲面が形成される射出成型金型を用いればよい。その他にも型の形状を変更することによって、様々な三次元曲面をなすように透過型曲面スクリーンを製造することができる。また、透過型曲面スクリーンを平板状としたときの形状は矩形に限定されず、様々な形状にすることができる。

このように、本発明の透過型曲面スクリーンの製造方法によれば、三次元曲面をなすように形成することで意匠性が向上された透過型曲面スクリーンを容易に製造することができる。このような意匠性が向上された透過型曲面スクリーンは、自動車のダッシュボードやアミューズメント機器など、意匠性が非常に重要視される部分に好適に用いることができる。

＜表示装置＞
本発明の表示装置の製造方法は、三次元曲面をなすように曲げられた積層体を具備した透過型曲面スクリーンと、映像光を出射する映像光源と、透過型曲面スクリーンを支持するとともに映像光源を収容する筐体と、を備える映像表示装置の製造方法である。

図３に示した表示装置１を例にして、本発明の表示装置の製造方法について説明する。透過型曲面スクリーン１０は上述したようにして作製することができる。筐体２内に映像光源３などを配置した後、該筐体２の開口部に透過型曲面スクリーン１０を支持することによって、表示装置１を製造することができる。筐体２及び映像光源３としては、従来の透過型スクリーンを備えた表示装置に用いられるものを、特に限定することなく用いることができる。

このように、本発明の表示装置の製造方法によれば、三次元曲面をなすように形成することで意匠性が向上された透過型曲面スクリーンを備えた表示装置を、容易に製造することができる。

なお、図３には、映像光源３からの映像光Ｌが透過型曲面スクリーン１０に直接照射される形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されない。例えば、図１４に示した表示装置１’のように、映像光源３からの映像光Ｌを筐体２’内に備えられた鏡４に照射し、その反射光Ｌ’を透過型曲面スクリーン１０に照射する形態としてもよい。図１４には１枚の鏡４によって映像光Ｌを１回反射させる形態を例示したが、鏡の数は特に限定されず、さらに複数の鏡を用いて複数回反射させた映像光を透過型曲面スクリーン１０に照射する形態とすることもできる。このように映像光を反射させて透過型曲面スクリーン１０に照射する形態とすれば、筐体の奥行きを小さくすることができる。

以上、現時点において最も実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明した。しかしながら、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う透過型曲面スクリーンの製造方法、及び表示装置の製造方法も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

１ 表示装置
２ 筐体
３ 映像光源
１０ 透過型曲面スクリーン
１０ａ 映像表示面
１１ 基材層
１２ 光学機能層
１３ 光透過部
１４ 光吸収部
１５ バインダー
１６ 光吸収粒子
２０ 光拡散層
２１ ハードコート層
２３ 基部
２４ フレネルレンズ
３１ 積層体
３２ フレネルレンズ層
５０ メス型の金型
６０ オス型の金型
７０ 射出成型金型
７３ フレネルレンズに対応した形状の溝

Claims (9)

1. 映像光源から入射した光を観察者側に拡散して出射可能な光拡散層を有する積層体と、
   該積層体の前記映像光源側に形成された基材層とを含む、三次元曲面をなすように曲げられた透過型曲面スクリーンの製造方法であって、
   前記積層体を平板状に作製する、積層体作製工程と、
   前記積層体作製工程において作製された平板状の前記積層体を予備成型する、予備成型工程と、
   射出成型金型を用いて、前記予備成型工程において予備成型された前記積層体の前記映像光源側の面に前記基材層を形成するとともに、前記積層体及び前記基材層を前記三次元曲面をなすように曲げる、射出成型工程と、
   を含む、透過型曲面スクリーンの製造方法。
2. 前記基材層が、前記映像光源側にフレネルレンズを有しており、
   前記射出成型工程において、前記フレネルレンズに対応した形状の溝を有する射出成型金型を用いて、前記予備成型工程において予備成型された前記積層体の前記映像光源側の面に、前記基材層を形成するとともに、前記積層体及び前記基材層を前記三次元曲面をなすように曲げる、請求項１に記載の透過型曲面スクリーンの製造方法。
3. 前記積層体が、光を透過可能にシート面に沿って並列された光透過部と、前記光透過部間に光を吸収可能に並列された光吸収部とを有する光学機能層を備えており、
   前記積層体作製工程が、前記光学機能層を形成する工程を含む、請求項１又は２に記載の透過型曲面スクリーンの製造方法。
4. 前記予備成型工程が、前記積層体を加熱して、所望の形状が得られる金型を用いて前記積層体を成型する工程であり、該成型を、真空密着、圧空密着、又は真空圧空成型によって行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の透過型曲面スクリーンの製造方法。
5. 前記予備成型工程で用いる前記金型がオス型であることを特徴とする、請求項４に記載の透過型曲面スクリーンの製造方法。
6. 前記予備成型工程が、前記積層体を加熱して、所望の形状が得られる金型を用いて前記積層体をプレス成型する工程であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の透過型曲面スクリーンの製造方法。
7. 前記予備成型工程で用いる金型が、平面視において楕円形又は円形の凸部又は凹部からなる成型部を備えており、
   前記成型部を用いて前記積層体を予備成型する、請求項１〜６のいずれかに記載の透過型曲面スクリーンの製造方法。
8. 前記予備成型工程で用いる前記金型が、
   前記成型部を複数並べた列を少なくとも１列備えており、
   平面視において、前記列内で隣接する前記成型部は互いの一部が重なるように形成されている、請求項７に記載の透過型曲面スクリーンの製造方法。
9. 三次元曲面をなすように曲げられた透過型曲面スクリーンと、映像光を出射する映像光源と、前記透過型曲面スクリーンを支持するとともに前記映像光源を収容する筐体と、を備える映像表示装置の製造方法であって、
   前記透過型曲面スクリーンが、前記映像光源から入射した光を観察者側に拡散して出射可能な光拡散層を有する積層体と、前記積層体の前記映像光源側に形成された基材層とを含んでおり、
   前記積層体を平板状に作製する、積層体作製工程と、
   前記積層体作製工程において作製された平板状の前記積層体を予備成型する、予備成型工程と、
   射出成型金型を用いて、前記予備成型工程において予備成型された前記積層体の前記映像光源側の面に前記基材層を形成するとともに、前記積層体及び前記基材層を前記三次元曲面をなすように曲げる、射出成型工程と、を含む、前記透過型曲面スクリーンを製造する工程、並びに、
   前記映像光源及び前記透過型曲面スクリーンを前記筐体に組み込む工程、
   を有する表示装置の製造方法。

Images