JP4817062B2 - 光学シート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、透過型スクリーンに用いられる光拡散機能を有した光学シートに係り、とりわけ、入射光を効率的に拡散させ、これにより、シンチレーションの発生等を効率的に抑制することができる光学シートに関する。

また、本発明は、このような光学シートを含んだ透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置に関する。

従来、レンチキュラーレンズシートやフレネルレンズシート等の光学シートを備えた透過型スクリーンが知られている。このような透過型スクリーンには、例えばＣＲＴ等の光源から映像光が投射されていた。

近年においては、光源として、ＣＲＴの代わりに液晶プロジェクタやライトバルブ等の投射瞳の小さい投影管が用いられるようになってきている。しかしながら、従来の光学シートを用いた透過型スクリーンを、このような投射瞳の小さい投影管と組み合わせた場合、シンチレーションまたはスペックルと呼ばれる映像のギラツキがスクリーン上に現れてしまうという問題がある。

このような問題を解決するためには、映像光を指向性なく拡散させることが有効であるとされている。このため、光学シートの表面に凹凸を形成したり、光学シート内に光拡散剤（拡散性粒子）を分散させたりして、効果的にこれらの不具合を解消することが研究されてきた（例えば、特許文献１）。
特許第３６０６８６２号

しかしながら、光学シートに無指向性の拡散機能を付与した場合、ゲインの低下や解像度の低下といった別の不具合を引き起こしてしまう。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、ゲインの低下や解像度の低下を抑制しつつ映像光を効率的に拡散させ、これにより、効率的に映像のギラツキを防止し得る光学シート、透過型スクリーンおよび背面投射型表示装置を提供することを目的とする。

図１に示すように、単位拡散要素ａに入射する光束ＬＦは、当該単位拡散要素によって一旦集光させられてその後に拡散させられる場合がある。なお、ここで単位拡散要素ａとは、個々の光拡散剤（拡散性粒子）や、マット面を形成する個々の凹凸（単位レンズ形状部）等であり、図示する例では光拡散剤としている。このような場合において、集光点近傍（図１の位置Ｂ）に次の単位拡散要素（図示する例において光拡散剤）ｂが配置されているとすると、入光側の単位拡散要素ａを透過した光束ＬＦは、出光側の単位拡散要素ｂの表面の一部分のみに入射する。この場合、光束ＬＦは、出光側の単位拡散要素ｂによって広い範囲に拡散されることがないだけでなく、一旦集光することによってシンチレーションとして視認され得る。また、出光側の単位拡散要素ｂは、光束ＬＦを拡散させることに大きく寄与することができない一方で、ゲインの低下や解像度の低下を引き起こす原因となる。

すなわち、出光側の単位拡散要素ｂは、入光側の単位拡散要素ａへ入射した光束ＬＦがその後に通過する領域Ｓ内に入り込むように、例えば図１の位置Ｃや位置Ｄに配置されていることが好ましい。このような場合には、当該出光側の単位拡散要素ｂの全表面が透過光の拡散に寄与するようになる。すなわち、映像光を効率的に広い範囲に拡散させることができるため、不必要にゲインを低下させたり、不必要に解像度を低下させたりすることなく、映像のギラツキを効率的に防止することができる。そして、本件発明は、このような知見に基づいてなされたものである。

本発明による第１の光学シートは、透過型スクリーン用の光学シートであって、複数の単位レンズ形状部を配列されてなる凹凸面を入光側に含む第１基材を有する第１光拡散層と、前記第１基材の出光側に配置された第２基材と、前記第２基材内に分散された複数の光拡散剤と、を有する第２光拡散層と、を備え、前記単位レンズ形状部は凹レンズを含むことを特徴とする。本発明による第１の光学シートが、前記第１光拡散層の入光側に接合層を介して配置された入光側層をさらに備え、前記第１基材の屈折率は、前記接合層の屈折率よりも大きくなっているようにしてもよい。

本発明による第２の光学シートは、透過型スクリーン用の光学シートであって、複数の単位レンズ形状部を配列されてなる凹凸面を入光側に含む第１基材を有する第１光拡散層と、前記第１基材の出光側に配置された第２基材と、前記第２基材内に分散された複数の光拡散剤と、を有する第２光拡散層と、を備え、前記単位レンズ形状部は凸レンズを含むことを特徴とする。本発明による第２の光学シートが、前記第１光拡散層の入光側に接合層を介して配置された入光側層をさらに備え、前記第１基材の屈折率は、前記接合層の屈折率よりも小さくなっているようにしてもよい。

本発明による第２の光学シートにおいて、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、光学シートのシート面に直交する方向から一つの単位レンズ形状部へ入射した光束が当該一つの単位レンズから出射して集光した後に通過する領域内に、粒径がDであり前記第２基材中の最入光側に配置された一つの光拡散剤が入り込み得るようにしてもよい。

また、本発明による第２の光学シートにおいて、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、前記単位レンズ形状部の平均配列ピッチをPとし、前記単位レンズ形状部の平均厚みをTlとし、前記単位レンズ形状部の平均焦点距離をFとすると、シート面に直交する方向に沿った前記第２基材の入光側面から前記第１基材の入光側面までの平均最大長さL1は、以下の式（１）を満たすようにしてもよい。
L1≧（（P＋D）×F／P）＋Tl−D／２ ・・・式（１）

または、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、シート面に直交する断面における単位レンズ形状部の平均最大幅をWとし、前記単位レンズ形状部の平均厚みをTlとし、前記単位レンズ形状部の平均焦点距離をFとすると、シート面に直交する方向に沿った前記第２基材の入光側面から前記第１基材の入光側面までの平均最大長さL1は、以下の式（２）を満たすようにしてもよい。
L1≧（（W＋D）×F／W）＋Tl−D／２ ・・・式（２）

あるいは、本発明による第２の光学シートにおいて、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、光学シートのシート面に直交する方向から一つの単位レンズ形状部へ入射した光束が当該一つの単位レンズから出射した後であって集光する前に通過する領域内に、粒径がDであり前記第２基材中の最出光側に配置された一つの光拡散剤が入り込み得るようにしてもよい。

また、本発明による第２の光学シートにおいて、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、前記単位レンズ形状部の平均配列ピッチをPとし、前記単位レンズ形状部の平均厚みをTlとし、前記単位レンズ形状部の平均焦点距離をFとすると、シート面に直交する方向に沿った前記第２基材の出光側面から前記第１基材の入光側面までの平均最大長さL2は、以下の式（３）を満たすようにしてもよい。
L2≦（（P−D）×F／P）＋Tl＋D／２ ・・・式（３）

または、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、シート面に直交する断面における単位レンズ形状部の平均最大幅をWとし、前記単位レンズ形状部の平均厚みをTlとし、前記単位レンズ形状部の平均焦点距離をFとすると、シート面に直交する方向に沿った前記第２基材の出光側面から前記第１基材の入光側面までの平均最大長さL2は、以下の式（４）を満たすようにしてもよい。
L2≦（（W−D）×F／W）＋Tl＋D／２ ・・・式（４）

さらに、本発明による第１および第２の光学シートにおいて、前記第１光拡散層は最入光側に配置されていてもよい。

さらに、本発明による第１および第２の光学シートにおいて、前記光拡散剤の屈折率は前記第２基材の屈折率よりも小さくなっていてもよい。

さらに、本発明による第１および第２の光学シートにおいて、前記第１基材と前記第２基材とは隣接して配置され、前記第１基材の屈折率と前記第２基材の屈折率とは異なるようにしてもよい。この場合、前記第１基材の屈折率は前記第２基材の屈折率よりも大きくなっていてもよい。

あるいは、本発明による第１および第２の光学シートにおいて、前記第１基材と前記第２基材とは同一材料により一体に形成されていてもよい。

本発明による第３の光学シートは、透過型スクリーン用の光学シートであって、複数の単位レンズ形状部を配列されてなる凹凸面を入光側に含む基材と、前記基材内に分散された複数の光拡散剤と、を有する光拡散層を備え、前記単位レンズ形状部は凹レンズを含むことを特徴とする。本発明による第３の光学シートが、前記光拡散層の入光側に接合層を介して配置された入光側層をさらに備え、前記基材の屈折率は、前記接合層の屈折率よりも大きくなっていてもよい。

本発明による第３の光学シートにおいて、前記光拡散剤の平均粒径は、前記単位レンズ形状部の平均配列ピッチよりも小さくなっていてもよい。

本発明による第４の光学シートは、透過型スクリーン用の光学シートであって、複数の単位レンズ形状部を配列されてなる凹凸面を入光側に含む基材と、前記基材内に分散された複数の光拡散剤と、を有する光拡散層を備え、前記単位レンズ形状部は凸レンズを含み、前記光拡散剤の平均粒径は、前記単位レンズ形状部の平均配列ピッチよりも小さいことを特徴とする。本発明による第４の光学シートが、前記光拡散層の入光側に接合層を介して配置された入光側層をさらに備え、前記基材の屈折率は、前記接合層の屈折率よりも小さくなっていてもよい。

本発明による第４の光学シートにおいて、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、光学シートのシート面に直交する方向から一つの単位レンズ形状部へ入射した光束が当該一つの単位レンズから出射した後であって集光する前に通過する領域内に、粒径がDであり前記基材中の最出光側に配置された一つの光拡散剤が入り込み得るようにしてもよい。

また、本発明による第４の光学シートにおいて、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、前記単位レンズ形状部の平均配列ピッチをPとし、前記単位レンズ形状部の平均厚みをTlとし、前記単位レンズ形状部の平均焦点距離をFとすると、前記基材の平均最大厚みTは、以下の式（５）を満たすようにしてもよい。
T≦（（P−D）×F／P）＋Tl＋D／２ ・・・式（５）

または、前記光拡散剤の平均粒径をDとし、シート面に直交する断面における単位レンズ形状部の平均最大幅をWとし、前記単位レンズ形状部の平均厚みをTlとし、前記単位レンズ形状部の平均焦点距離をFとすると、前記基材の平均最大厚みTは、以下の式（６）を満たすようにしてもよい。
T≦（（W−D）×F／W）＋Tl＋D／２ ・・・式（６）

本発明による第３および第４の光学シートにおいて、前記光拡散層は最入光側に配置されていてもよい。

または、本発明による第３および第４の光学シートにおいて、前記光拡散剤の屈折率は前記基材の屈折率よりも小さくなっていてもよい。

本発明による第１の透過型スクリーンは、上述したいずれかの光学シートを備えたことを特徴とする
本発明による第２の透過型スクリーンは、前記第１光拡散層または前記光拡散層が最入光側に配置された光学シートを備え、前記光学シートが最入光側に配置されていることを特徴とする。

本発明による背面投射型表示装置は、上述したいずれかの透過型スクリーンを備えたことを特徴とする。

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。

図２乃至図２７は本発明による光学シート、透過型スクリーン並びに背面投射型表示装置の実施の形態を説明するための図である。このうち、図２および図３には、本発明による光学シートおよび透過型スクリーンが適用され得る背面投射型表示装置が示されている。また、図４乃至図１８には、本発明による光学シートおよび透過型スクリーンの第１の実施の形態およびその変形例が示されている。

まず、図２乃至図１８を参照し、光学シートおよび透過型スクリーンの第１の実施の形態、並びに、当該光学シートおよび透過型スクリーンが適用され得る背面投射型表示装置について説明する。

図２および図３に示すように、背面投射型映像表示装置１０は、例えばＬＣＤやＤＭＤ等のマイクロデバイス（ＭＤ）からなる光源１２と、光源１２から投射された映像光を背面から透過させて映像を結像させる透過型スクリーン２０と、を備えている。本実施の形態において、図２に示すように、光源１２からの映像光は、いったんミラー１４により反射されて透過型スクリーン２０に投射され、透過型スクリーン２０を透過するようになっている。ただし、このような例に限定されず、ミラー１４を介さず、光源１２から透過型スクリーン２０に映像光が直接投射されるようにしてもよい。

図４および図５に示すように本実施の形態における透過型スクリーン２０は、第１乃至第３の光学シート２１，２５，２９を備えている。最入光側（最光源側）に設けられた第１光学シート２１は、光源１２から拡大投射される映像光を透過型スクリーン２０（各光学シート２１，２５，２９）のシート面に直交する方向に偏向させるための光偏向層２２を有している。第１光学シート２１の出光側に配置される第２光学シート２５は、入射する映像光を一方向（例えば、使用される状態における水平方向）に拡散させて視野角を広げるための視野角拡大層（有指向性光拡散層）２６を有している。そして、第２光学シートの出光側に第３光学シート２９が設けられている。

なお、図示する例において、光偏向層２２は、入射光を屈折させて偏向させるフレネンルレンズ部として形成されているが、これに限られない。同様の機能を有する公知の光偏向層、例えば入射光を全反射させて偏向させる全反射型フレネルレンズ部として形成された光偏向層を用いることができる。また、図示する例において、視野角拡大層２６は、入射光を主に屈折させて拡散させるレンチキュラーレンズ部として形成されているが、これに限られない。同様の機能を有する公知の視野角拡大層、例えば入射光を主に全反射させて拡散させる全反射型レンチキュラーレンズ部として形成された視野角拡大層を用いることができる。また、光偏向層２２および視野角拡大層２６は必須ではなく、省くことも可能である。また、第１光学シート２１、第２の光学シート２５および第３の光学シート２９の少なくとも二つが一体化されていてもよい。

次に、第３光学シート２９について詳述する。

図５および図６に示すように、本実施の形態における第３光学シート２９は、最入光側に配置され、複数の単位レンズ形状部３３を配列されてなる凹凸面３２を入光側面に形成された第１基材３１を有する第１光拡散層３０と、第１基材３１の出光側に隣接して配置された第２基材３６と、第２基材３６内に分散された複数の光拡散剤（拡散性粒子）３７と、を有する第２光拡散層３５と、第２光拡散層３５の出光側に配置された支持層３９と、を備えている。ここで、光拡散剤（拡散性粒子）３７は略球形状を有している。

このうち、支持層３９は、透過型スクリーン２０全体の剛性を高めるための支持基板として機能する層である。一例として、支持層３９は、例えば厚みが２ｍｍのアクリル、アクリル／スチレン共重合、スチレン、ポリカーボネイト、アクリロニトリル／スチレン共重合等の樹脂や硝子から構成することができる。ただし、支持層３９は、その目的に応じて省くことも可能である。

次に、第１光拡散層３０について説明する。本実施の形態において、第１光拡散層３０の凹凸面３２は、第３光学シート２９の入光側面をなす。単位レンズ形状部３３は、第３光学シート２９の入光側面における一方向（例えば、使用される状態における水平方向）および／または前記一方向に直交する他方向（例えば、使用される状態における垂直方向）に沿って、規則的または非規則的に配列され得る。

このような凹凸面３２は、種々の公知な方法により、例えば、金型を用いて基材上に凹凸を形成することにより、基材の表面にヘアーライン加工を施すことにより、基材にブラスト処理を行うことにより、基材にエンボス加工を施すことにより、微小粒子を含んだ樹脂を基材上にコーティングすることにより、微小三次元架橋粒子を含む透明樹脂を押出し、その後の透明樹脂の熱収縮にともなって微小三次元架橋粒子を樹脂の表面上に突出させることにより、製造することができる。これらの製造方法によれば、例えば、凸レンズとして形成された単位レンズ形状部、凹レンズとして形成された単位レンズ形状部、錐体形状を有する単位レンズ形状部、錐体状の溝を形成されてなる単位レンズ形状部等の種々の形状を有した単位レンズ形状部３３を形成することができる。なお、ここで言う、凸レンズとは、光束を実質的にほぼ一点に集光させる機能を有するレンズを意味し、凹レンズとは、一点から出射されて入射する光束を実質的にほぼ平行光として出射させる機能を有するレンズを意味する。さらに、これらの製造方法によれば、単位レンズ形状部３３を、例えば、ハニカム配列や正方配列等の種々の配列方法で配列することができる。

図６に示す例において、単位レンズ形状部３３は凹レンズ３３ｂとして形成されている。この凹レンズ３３ｂは、シート面に直交する断面において楕円の一部に相当する凹部を設けられた形状を有している。単位レンズ形状部３３は、第３光学シート２９の入光側面における一方向および他方向の両方に沿って規則的に配列されている。すなわち、図６に示す例においては、回転楕円体の一部分に相当する輪郭を有した凹部が規則的に配列されることにより、第３光学シート２９の入光側面をなす凹凸面３２が形成されている。図６に示すように、第３光学シート２９へ入射する光束ＬＦは、第１基材３１の凹凸面３２により二次元的に拡散させられるようになる。

ただし、このような第３光学シート２９の凹凸面３２の構成は一例に過ぎない。例えば、図７に示すように、単位レンズ形状部３３が凸レンズ３３ａとして形成されてもよい。この凸レンズ３３ａは、シート面に直交する断面において楕円の一部に相当する形状を有している。すなわち、回転楕円体の一部分に相当する輪郭を有する凸部が規則的に配列されることにより、第３光学シート２９の入光側面をなす凹凸面３２が形成されるようにしてもよい。このような凸レンズ３３ａによれば、図７に示すように、凹凸面３２を通過する光束ＬＦは一旦集光し、その後、広い範囲に拡散されるようになる。

なお、ここでいう「楕円」とは、「円」を含む概念である。

次に、第２光拡散層３５について説明する。第２光拡散層３５の光拡散剤３７としては、有機ビーズ、無機ビーズあるいは硝子ビーズ等の公知の光拡散剤を用いることができる。

ただし、光拡散剤３７の屈折率ncが第２基材３６の屈折率nbより大きい場合には、図８に示すように、光拡散剤３７に入射する平行光束ＬＦは、一旦集光させられてその後に広い範囲に拡散させられるようになる。一方、光拡散剤３７の屈折率ncが第２基材３６の屈折率nbより小さい場合には、図９に示すように、光拡散剤３７に入射する平行光束ＬＦは、一旦集光させられることなく、広い範囲拡散させられるようになる。図１を参照して説明したように、入光側の一つの単位拡散要素を通過した光束がその後に通過する領域内に、当該入光側の一つの単位拡散要素よりも出光側に配置された一つの単位拡散要素が入り込むようになっていることが好ましい。この場合、出光側に配置された一つの単位拡散要素の光拡散機能を効果的に発揮することができるからである。したがって、本実施の形態における第２光拡散層３５の出光側に、複数の微小な単位拡散層要素を含むさらなる光拡散層が設けられるような場合には、当該さらなる光拡散層の光拡散機能を効果的に発揮させるため、光拡散剤３７の屈折率ｎｃが、第２基材３６の屈折率ｎｂよりも小さくなっていることが好ましい。

なお、今日において、光拡散剤の屈折率の値を特定するための方法として、種々の公知な方法がある。精度良く光拡散剤の屈折率の値を特定する代表的な方法として、ベッケ線法が挙げられる。また、基材中に分散された光拡散剤については、基材中から光拡散剤を取り出し、当該取り出した光拡散剤に対してベッケ線法を適用し、屈折率の値を特定することができる。

また、第２光拡散層３５の光拡散機能を効果的に発揮させるためには、第１光拡散層３０の一つの単位レンズ形状部３３に入射した光束ＬＦがその後に通過する領域Ｓ内に、少なくとも一つの光拡散剤３７が入り込んでいることが好ましい。このため、一般的に、第２光拡散層３５中の光拡散剤３７の粒径は小さいことが好ましい。また、光拡散剤３７の平均粒径Ｄが、第１光拡散層３０の単位レンズ形状部３３の配置ピッチＰ、より厳密には、単位レンズ形状部３３のレンズ面の幅よりも小さくなっていることが、とりわけ単位レンズ形状部３３が凹レンズ３３ｂからなる場合に、好ましい。

なお、光拡散剤３７の平均粒径Ｄは、通常、１μｍ以上５００μｍ以下の範囲内となっており、単位レンズ形状部３３の配置ピッチＰおよび単位レンズ形状部３３のレンズ面の幅は、通常、１μｍ以上５００μｍ以下の範囲内となっている。

今日において、光拡散剤の粒径の平均値（平均粒径）を特定する方法として、種々の公知な方法がある。このうち、高性能かつ容易であることから、レーザ回折散乱法が、光拡散剤の平均粒径を特定する方法として主流となっている。また、三次元電子顕微鏡を用いた場合、基材中に分散された光拡散剤を基材中から取り出すことなく、基材中に含有された状態で光拡散剤の平均粒径を精度良く特定することもできる。

一方、第２基材３６に用いられる材料は、第１基材３１に用いられる材料とともに、公知の材料、例えばアクリル、アクリル／スチレン共重合、スチレン、ポリカーボネイト、アクリロニトリル／スチレン共重合等の樹脂を用いることができる。

このような第１光拡散層３０とおよび第２光拡散層３５を含む第３光学シート２９は、公知の製造方法、例えば押し出し成形法により製造され得る。そして、例えば押し出し成形された各層を積層することにより、第３光学シート２９を製造した場合、あるいは、互いに異なる材料を共押し出し成形することにより、第１光拡散層３０の第１基材３１と第２光拡散層３５の第２基材３６との間に界面が形成され得る。このように、第１光拡散層３０と第２光拡散層３５との間に界面が形成される場合には、当該界面を通過する光は、当該界面において屈折する。

ここで、図６および図７に示すように、第２基材３６の屈折率nbが第１基材３１の屈折率naよりも小さい場合、第１基材３１と第２基材３６との界面を通過する光束ＬＦは、当該界面で屈折し、より広い範囲に拡散させられるようになる。したがって、一つの単位レンズ形状部３３に入射した光束ＬＦがその後に通過する領域Ｓ内に、一つの光拡散剤３７を入り込ませやすくすることができ、第１光拡散層３０の光拡散機能を効果的に発揮させるという観点において都合がよい。

なお、基材の屈折率は、高性能かつ容易であることから、通常、アッベ屈折計によって特定される。アッベ屈折計としては、例えば、(株)アタゴのＤＲ−Ｍ２を用いることができる。

一方、互いに隣接する第１光拡散層３０の第１基材３１と第２光拡散層３５の第２基材３６とを同一材料から形成する等して、第１光拡散層３０の第１基材３１と第２光拡散層３５の第２基材３６との間に界面が形成されないようにしてもよい。そして、この場合、流動性を有する材料を所望の形状で硬化させることにより、第１光拡散層３０および第２光拡散層３５をそれぞれ形成するキャスト法を用いることができる。

キャスト法を用いる場合には、まず、流動性を有する材料中に、当該材料の比重とは異なる比重を有した光拡散剤３７を混入し、その後、流動性材料中において光拡散剤３７を沈降させる。これにより、溶融した材料中において光拡散剤３７が片寄って配置された状態となる。すなわち、ここで、「流動性を有する材料」とは、材料内に混入された光拡散剤３７の比重と材料の比重との相違に起因して、混入された光拡散剤３７が材料内で移動し得る程度の流動性を有した材料を、意味する。

その後、この状態で、第１光拡散層３０の第１基材３１および第２光拡散層３５の第２基材３６をなすようになる材料を硬化させることにより、光拡散剤３７が片寄って配置されている部分から第２光拡散層３５が形成され、その他の部分から第１光拡散層３０が形成され得る。このような方法で得られた第１光拡散層３０と第２光拡散層３５においては、図１０に示すように、第１基材３１と第２基材３６とが同一材料から一体に形成され、第１基材３１と第２基材３６との間に界面（境界）が存在しない。

また同様に、共押し出し成形により、第１基材３１と第２基材３６とが同一材料から一体に形成された第３光学シート２９を容易かつ安価に形成することができる。共押し出し成形法を用いた場合、三層以上の第３光学シート２９、例えば、第１光拡散層３０と、第２光拡散層３５と、第１光拡散層３０および第２光拡散層３５の間に配置された中間層と、を備え、各層の基材が同一材料から一体的に形成された第３光学シート２９をも、容易かつ安価に製造することができる。

次に、第１光拡散層３０の凹凸面３２が凸レンズ３３ａから形成される場合における、第１光拡散層３０および第２光拡散層３５を含む第３光学シート２９の設計方法について詳述する。

第１光拡散層３０の凹凸面３２が凸レンズ３３ａによって形成される場合、第１光拡散層３０の入光側面（凹凸面３２）に入射する光束ＬＦは一旦集光し、その後に拡散する。上述したように、第２光拡散層３５中の個々の光拡散剤３７の光拡散機能を効果的に発揮させるためには、一つの単位レンズ形状部３３へ入射した光束ＬＦがその後に通過する領域Ｓ内に、少なくとも一つ分の光拡散剤３７が、入り込んでいることが好ましい。この場合、第２光拡散層３０中の当該光拡散剤３７の全表面が、第１光拡散層３０にて拡散させられる光をさらに拡散させることに寄与し得るようになるからである。

このためには、単位レンズ形状部３３への入射光束ＬＦの集光後における通過領域Ｓが、第２光拡散層３５中の光拡散剤３７を含み得るようにしてもよい。

一つの単位レンズ形状部３３へ、第３光学シート２９のシート面に直交する方向から、入射した光束ＬＦが当該単位レンズ形状部３３から出射して集光した後に通過する領域Ｓ内に、一つの単位レンズ形状部３３が入り込み得るようにするには、第２基材３６中の最入光側に配置された光拡散剤３７を基準にして、第３光学シート２９を設計することが好ましい。単位レンズ形状部３３に入射した光束ＬＦは、当該単位レンズ形状部３３を出射して集光した後、次第に広い範囲に広がっていく。したがって、単位レンズ形状部３３に最も近接する第２基材３６中の最入光側に配置された光拡散剤３３が、一つの単位レンズ形状部３３への入射光束ＬＦのその後の通過領域Ｓ内に、入り込むようにすることが好ましい。この場合、光拡散剤３７は、いずれかの単位レンズ形状部３３を透過した光束ＬＦの通過領域Ｓ内に入り込み得るようになる。

このような第１光拡散層３０および第２光拡散層３５を含む第３光学シート２９の設計方法について、図１１および図１２を用いてより具体的に説明する。

図１１に示すように、単位レンズ形状部３３の平均配列ピッチをＰとし、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った単位レンズ形状部３３の平均厚みをＴｌとし、この単位レンズ形状部３３の焦点距離をＦとし、光拡散剤３７の平均粒径をＤとし、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の入光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均をＬ１とする。ここで、第２基材３６の入光側面から第１基材３１の入光側面までの最大長さとは、第２基材３６の入光側面から単位レンズ形状部３３の最大突出部（頂部）までの長さのことである。

一つの単位レンズ形状部３３へ入射した光束ＬＦが、集光し、その後に、第２光拡散層３５中の最入光側に配置された光拡散剤３７を含むように拡散されるとすると、三角形の相似関係から以下の式（７）が成り立つ。
P：F＝D：（L1＋D／２−F−Tl） ・・・式（７）
したがって、一つの単位レンズ形状部３３への入射光束ＬＦの通過領域Ｓが、第２光拡散層３５中の最入光側に配置された光拡散剤３７を含み得るようにするには、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の入光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ１が以下の式（８）を満たすようにすればよい。
L1≧（（D＋P）×F／P）＋Tl−D／２ ・・・式（８）

なお、単位レンズ形状部３３の焦点距離Fは、例えば、単位レンズ形状部３３への入射光の光路をシミュレーションし、シミュレーション結果から焦点距離を実測することにより、求めることができる。

ところで、単位レンズ形状部３３が隙間を空けて形成されている場合、図１２に示すように、単位レンズ形状部３３の配列ピッチＰではなく、単位レンズ形状部３３の平均最大幅Ｗに基づき、第３光学シート２９を設計することができる。この場合、一つの単位レンズ形状部３３への入射光束ＬＦの通過領域Ｓが、第２光拡散層３５中の最入光側に配置された光拡散剤３７を含み得るようにするには、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の入光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ１が以下の式（９）を満たすようにすればよい。
L1≧（（D＋W）×F／W）＋Tl−D／２ ・・・式（９）

ここで、単位レンズ形状部３３の平均最大幅Ｗとは、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った断面における単位レンズ形状部３３の最大幅の平均値のことである。なお、単位レンズ形状部３３が、例えばレンチキュラーレンズのように、一方向に沿って延びる形状を有する場合には、単位レンズ形状部３３の平均最大幅Ｗとは、当該一方向に直交するとともに、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った断面における、単位レンズ形状部３３の幅の平均値のことを指す。

また、式（９）中のＦは、最大幅がＷである単位レンズ形状部３３の焦点距離である。このような焦点距離Ｆは、例えば、単位レンズ形状部３３への入射光の光路をシミュレーションし、シミュレーション結果から焦点距離を実測することにより、求めることができる。

以上のようにして、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の入光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ１の下限値を設定することができる。一方、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の入光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ１は、長ければ長い程良いというものではない。例えば、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の入光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ１が長過ぎると、解像度が悪化してしまうという不具合が生じる。この観点から、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の入光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ１は、３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがさらに好ましく、１ｍｍ以下であることがさらにより好ましい。

ところで、以上の検討において、一つの単位レンズ形状部３３へ、第３光学シート２９のシート面に直交する方向から、入射した光束ＬＦが当該単位レンズ形状部３３から出射して集光した後に通過する領域Ｓ内に、一つの光拡散剤３３が入り込み得るよう、第３光学シート２９を設計した。その一方で、一つの単位レンズ形状部３３へ、第３光学シート２９のシート面に直交する方向から、入射した光束ＬＦが当該単位レンズ形状部３３から出射した後であって集光する前に通過する領域Ｓ内に、一つの光拡散剤３７が入り込み得るよう、第３光学シート２９を設計することができる。このような設計は、第１光拡散層３０の厚みが薄い第３光学シート２９に対して、非常に有効である。なお、第１光拡散層３０の厚みが薄い第３光学シート２９は、例えば、第２光拡散層３５上に、ビーズを含むとともに当該ビーズと同一材料からなる樹脂をコーティングすることにより、あるいは、第２光拡散層３５上に樹脂をコーティングするとともに、当該樹脂に対してエンボス加工を施すことにより、形成され得る。

このような第１光拡散層３０および第２光拡散層３５を含む第３光学シート２９の設計方法について、図１３および図１４を用いてより具体的に説明する。

一つの単位レンズ形状部３３へ、第３光学シート２９のシート面に直交する方向から、入射した光束ＬＦが当該単位レンズ形状部３３から出射して集光する前に通過する領域Ｓ内に、一つの光拡散剤３３が入り込み得るようにするには、第２基材３６中の最出光側に配置された光拡散剤３７を基準にして、第３光学シート２９を設計することが好ましい。単位レンズ形状部３３に入射した光束ＬＦは、当該単位レンズ形状部３３を出射した後、集光点に向けて次第に集束していく。したがって、単位レンズ形状部３３から最も離間する第２基材３６中の最出光側に配置された光拡散剤３７が、一つの単位レンズ形状部３３から出射した光束ＬＦの通過領域Ｓ内に、入り込むようにすればよい。

図１３に示すように、単位レンズ形状部３３の平均配列ピッチをＰとし、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った単位レンズ形状部３３の平均厚みをＴｌとし、この単位レンズ形状部３３の焦点距離をＦとし、光拡散剤３７の平均粒径をＤとし、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の出光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均をＬ２とする。ここで、第２基材３６の出光側面から第１基材３１の入光側面までの最大長さとは、第２基材３６の出光側面から単位レンズ形状部３３の最大突出部（頂部）までの長さのことである。

図１３に示すように、一つの単位レンズ形状部３３へ入射した光束ＬＦが、その後に、第２光拡散層３５中の最出光側に配置された光拡散剤３７を含むように集光されるとすると、三角形の相似関係から以下の式（１０）が成り立つ。
P：F＝D：（F＋Tl−L2＋D／２） ・・・式（１０）
したがって、一つの単位レンズ形状部３３への入射光束ＬＦの通過領域Ｓが、第２光拡散層３５中の最出光側に配置された光拡散剤３７を含み得るようにするには、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の出光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ２が以下の式（１１）を満たすようにすればよい。
L2≦（（P−D）×F／P）＋Tl＋D／２ ・・・式（１１）

なお、単位レンズ形状部３３の焦点距離Ｆは、例えば、単位レンズ形状部３３への入射光の光路をシミュレーションし、シミュレーション結果から焦点距離を実測することにより、求めることができる。

ところで、単位レンズ形状部３３が隙間を空けて形成されている場合、図１４に示すように、単位レンズ形状部３３の配列ピッチＰではなく、単位レンズ形状部３３の平均最大幅Ｗに基づき、第３光学シート２９を設計することができる。この場合、一つの単位レンズ形状部３３への入射光束ＬＦの通過領域Ｓが、第２光拡散層３５中の最出光側に配置された光拡散剤３７を含み得るようにするには、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の出光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ２が以下の式（１２）を満たすようにすればよい。
L2≦（（W−D）×F／W）＋Tl＋D／２ ・・・式（１２）

ここで、単位レンズ形状部３３の平均最大幅Ｗとは、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った断面における単位レンズ形状部３３の最大幅の平均値のことである。なお、単位レンズ形状部３３が、例えばレンチキュラーレンズのように、一方向に沿って延びる形状を有する場合には、単位レンズ形状部３３の平均最大幅Ｗとは、当該一方向に直交するとともに、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った断面における、単位レンズ形状部３３の幅の平均値のことを指す。

また、式（１２）中のＦは、最大幅がＷである単位レンズ形状部３３の焦点距離である。このような焦点距離Ｆは、例えば、単位レンズ形状部３３への入射光の光路をシミュレーションし、シミュレーション結果から焦点距離を実測することにより、求めることができる。

以上のようにして、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の出光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ２の上限値を設定することができる。一方、第３光学シート２９のシート面に直交する方向に沿った第２基材３６（第２光拡散層３５）の出光側面から第１基材３１（第１光拡散層３０）の入光側面までの最大長さの平均Ｌ２は、当然に、第１基材３１（第１光拡散層３０）の最小厚みと第２基材３６（第２光拡散層３５）の最小厚みとの和以上、すなわち、単位レンズ形状３３の平均厚みＴｌと光拡散剤３７の平均粒径との和以上となっていなければならない。

以上のような本実施の形態によれば、第１光拡散層３０で拡散される光を、第１光拡散層３０の出光側に配置された第２光拡散層３５により、効率的に拡散させることができる。すなわち、例えば第２光拡散層３５に光拡散剤３７を大量に分散させる等して、第３光学シート２９に含まれる個々の光拡散層３０，３５の光拡散機能を過度に増強することなく、第３光学シート２９全体としての光拡散機能を増強することができる。これにより、過度のゲインの低下や過度のコントラストの低下等、不必要な映像の劣化を回避しながら、シンチレーション等の映像のギラツキを抑制することができる。

なお、上述した第１の実施の形態に関し、本発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施の形態において、第２基材３６中に、一種類の光拡散剤３７が分散されている例を示したが、これに限られない。第２基材３６中に、上述した光拡散剤３７とは異なる種類のさらなる光拡散剤、例えば、上述した光拡散剤３７の平均粒径とは異なる平均粒径を有した光拡散剤や、上述した光拡散剤３７の屈折率とは異なる屈折率を有した光拡散剤が、さらに分散されていてもよい。さらなる光拡散剤は、上述した光拡散剤と同様に構成されてもよいし、異なるように構成されてもよい。ただし、さらなる光拡散剤も、上述した構成、例えば上述した設計方法にしたがっていることが好ましい。また、上述した実施の形態においては、第２光拡散層３５のみが光拡散剤３７を含有している例を示したが、これに限られない。例えば、第１光拡散層３０や支持層３９が光拡散剤を含有するようにしてもよい。さらに、一つの光拡散剤３７が一種類の材料からなっている必要はない。例えば、複数種類の材料から構成され、部分的に異なる屈折率を有する光拡散剤（例えば、特開平２−１２０７０２）を用いるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態において、第３光学シート２９の第１光拡散層３０が第２光拡散層３５に隣接して配置されている例を示したが、これに限られない。第１光拡散層３０と、第１光拡散層３０の入光側に配置された第２光拡散層３５との間に、別途の中間層が設けられていてもよい。

さらに、上述した透過型スクリーン２０は第１乃至第３の光学シート２１，２５，２９を有する例を示したが、これに限られない。透過型スクリーン２０は１以上の任意の数の光学シートを有することができる。また、第１光拡散層３０および第２光拡散層３５が最出光側の第３光学シート２９のみに含まれる例を示したが、これに限られない。第１光拡散層３０および第２光拡散層３５は最出光側に配置される光学シート以外の光学シートに含まれるようにしてもよいし、また、複数の光学シートに含まれるようにしてもよい。さらに、第１光拡散層３０が光学シートの最入光側に配置されている例を示したが、これに限られず、第１光拡散層３０の入光側に別途の入光側層４３が設けられていてもよい。このような変形の一例を、図１５乃至図１８を用いて以下に説明する。なお、図１５乃至図１８において、上述した実施の形態と同一部分には同一符号を付し、重複する詳細な説明を省略する。

図１５に示す例において、透過型スクリーン２０は、第１乃至第３の光学シート２１ａ，２５，２９を有している。このうち第２光学シート２５および第３光学シート２９は、上述した実施の形態の対応する構成要素と同一に構成することができる。一方、第１光学シート２１ａは、第３光学シート２９の支持層３９を光偏向層２２に置き換えたものである。したがって、第１光学シート２１ａは、第１光拡散層３０と、第２光拡散層３５と、光偏向層２２と、を有している。つまり、第１光学シート２１ａの第１光拡散層３０は透過型スクリーン２０の最入光側に配置されており、この第１光拡散層３０の凹凸面３２は透過型スクリーン２０の最入光側面をなす。

このような透過型スクリーン２０によれば、第３光学シート２９の第１光拡散層３０で拡散される光を、第３光学シート２９の第２光拡散層３５により、効率的に拡散させることができるだけでなく、第１光学シート２１ａの第１光拡散層３０で拡散される光を、第１光学シート２１ａの第２光拡散層３５により、効率的に拡散させることもできる。すなわち、例えば第１光学シート２１ａの第２光拡散層３５に光拡散剤３７を大量に分散させる等して、第１光学シート２１に含まれる個々の光拡散層３０，３５の光拡散機能を過度に増強することなく、第１光学シート２１ａ全体としての光拡散機能を増強することもできる。これにより、過度のゲインの低下や過度のコントラストの低下等、不必要な映像の劣化を回避しながら、シンチレーション等の映像のギラツキを抑制することができる。

加えて、光偏向層２２および視野角拡大層２６（第２光学シート２５）が適度の厚さを有するため、第１光学シート２１ａで拡散された光を、第１光学シート２１の出光側に配置された第３光学シート２９により、効率的に拡散させることもできる。すなわち、第１光学シート２１および第３光学シート２９の光拡散機能を過度に増強することなく、透過型スクリーン２０全体としての光拡散機能を増強することができる。これにより、シンチレーション等の映像のギラツキをさらに抑制することができる。

一方、図１６に示す例において、透過型スクリーン２０は、第１光学シート２１および第２光学シート２５ａを有している。このうち第１光学シート２１は上述した実施の形態の対応する構成要素と同一に構成することができる。一方、本変形例による第２光学シート２５ａは、上述した実施の形態における第３光学シート２９（図５参照）の入光側に、接合層４２を介して入光側層４３を設けることによって構成された光学シートである。すなわち、本変形例において、第１光拡散層３０は、光学シートの最入光側に配置されていない。ここで、入光側層４３は、例えば上述した視野角拡大層２６と同様に構成され得る。ただし、これに限られず、入光側層４３として種々の光学的機能を有した層を用いることができる。

このような変形例においては、第１光拡散層３０で拡散される光を、第１光拡散層３０の出光側に配置された第２光拡散層３５により、効率的に拡散させることができる。すなわち、例えば第２光拡散層３５に光拡散剤３７を大量に分散させる等して、第２光学シート２５に含まれる個々の光拡散層３０，３５の光拡散機能を過度に増強することなく、第２光学シート２５全体としての光拡散機能を増強することができる。これにより、過度のゲインの低下や過度のコントラストの低下等、不必要な映像の劣化を回避しながら、シンチレーション等の映像のギラツキを抑制することができる。

なお、第１光拡散層３０の入光側に配置された接合層４２の材料として、アクリル系の接着剤等、公知の材料を用いることができる。そして、接合層４２の屈折率と第１光拡散層３０の第１基材３１の屈折率とが異なれば、接合層４２と第１光拡散層３０との界面において、透過光が屈折されることになる。このとき、第１光拡散層３０の凹凸面３２をなす単位レンズ形状部３３が凸レンズ３３ａである場合には、接合層４２の屈折率を第１基材３１の屈折率よりも大きくすることが好ましい。この場合、図１７に示すように、第１光拡散層３０と接合層４２との界面を通過する光は、集光することなく拡散させられる。

一方、第１光拡散層３０の凹凸面３２をなす単位レンズ形状部３３が凹レンズ３３ｂである場合には、接合層４２の屈折率を第１基材３１の屈折率よりも小さくすることが好ましい。この場合、図１８に示すように、第１光拡散層３０と接合層４２との界面を通過する光は、集光することなく拡散させられる。

＜第２の実施の形態＞
次に、主に図１９乃至図２７を参照し、光学シートおよび透過型スクリーンの第２の実施の形態について説明する。なお、図２乃至図１８を用いて説明した上述の第１の実施の形態並びにその変形例と同一部分には同一符号を付し、重複する詳細な説明を省略する。

図１９に示すように、本実施の形態における透過型スクリーン１２０は、第１乃至第３の光学シート２１，２５，１２９を備えている。第１光学シート２１および第２光学シート２５は、上述した第１乃至第３の実施の形態の対応する構成要素と同一に構成することができる。また、このような透過型スクリーン１２０は、図２および図３に示す背面投射型表示装置１０の構成部材として用いられ得る。

次に、第３光学シート１２９について詳述する。

図１９および図２０に示すように、本実施の形態における第３光学シート１２９は、最入光側に配置され、複数の単位レンズ形状部１３３を配列されてなる凹凸面１３２を入光側面に形成された基材１３１を有する光拡散層１３０と、光拡散層１３０の出光側に配置された支持層３９と、を備えている。このうち、支持層３９は、上述した第１乃至３の実施の形態の対応する構成要素と同一に構成することができる。また、光拡散層１３０の基材１３１中には、略球形状を有する光拡散剤１３７が分散されている。

本実施の形態において、光拡散層１３０の凹凸面１３２は、第３光学シート１２９の入光側面をなす。単位レンズ形状部１３３は、第３光学シート１２９の入光側面における一方向（例えば、使用される状態における水平方向）および／または前記一方向に直交する他方向（例えば、使用される状態における垂直方向）に沿って、規則的または非規則的に配列され得る。

このような凹凸面１３２は、種々の公知な方法により、例えば、金型を用いて基材上に凹凸を形成することにより、基材の表面にヘアーライン加工を施すことにより、基材にブラスト処理を行うことにより、基材にエンボス加工を施すことにより、微小粒子を含んだ樹脂を基材上にコーティングすることにより、微小三次元架橋粒子を含む透明樹脂を押出し、その後の透明樹脂の熱収縮にともなって微小三次元架橋粒子を樹脂の表面上に突出させることにより、製造することができる。これらの製造方法によれば、例えば、凸レンズとして形成された単位レンズ形状部、凹レンズとして形成された単位レンズ形状部、錐体形状を有する単位レンズ形状部、錐体状の溝を形成されてなる単位レンズ形状部等の種々の形状を有した単位レンズ形状部１３３を形成することができる。なお、ここで言う、凸レンズとは、光束を実質的にほぼ一点に集光させる機能を有するレンズを意味し、凹レンズとは、一点から出射されて入射する光束を実質的にほぼ平行光として出射させる機能を有するレンズを意味する。さらに、これらの製造方法によれば、単位レンズ形状部１３３を、例えば、ハニカム配列や正方配列等の種々の配列方法で配列することができる。

図２０に示す例において、単位レンズ形状部１３３は凹レンズ１３３ｂとして形成されている。この凹レンズ１３３ｂは、シート面に直交する断面において楕円の一部に相当する凹部を設けられた形状を有している。単位レンズ形状部１３３は、第３光学シート１２９の入光側面における一方向および他方向の両方に沿って規則的に配列されている。すなわち、図２０に示す例においては、回転楕円体の一部分に相当する輪郭を有した凹部が規則的に配列されることにより、第３光学シート１２９の入光側面をなす凹凸面１３２が形成されている。図２０に示すように、第３光学シート１２９へ入射する光束ＬＦは、基材１３１の凹凸面１３２により二次元的に拡散させられるようになる。

ただし、このような第３光学シート１２９の凹凸面１３２の構成は一例に過ぎない。例えば、図２１に示すように、単位レンズ形状部１３３が凸レンズ１３３ａとして形成されてもよい。この凸レンズ１３３ａは、シート面に直交する断面において楕円の一部に相当する形状を有している。すなわち、回転楕円体の一部分に相当する輪郭を有した凸部が規則的に配列されることにより、第３光学シート１２９の入光側面をなす凹凸面１３２が形成されるようにしてもよい。このような凸レンズ１３３ａによれば、図２１に示すように、凹凸面１３２を通過する光束ＬＦは一旦集光し、その後、広い範囲に拡散されるようになる。

なお、ここでいう「楕円」とは、「円」を含む概念である。

光拡散層１３０の基材１３１に用いられる材料は、公知の材料、例えばアクリル、アクリル／スチレン共重合、スチレン、ポリカーボネイト、アクリロニトリル／スチレン共重合等の樹脂を用いることができる。一方、光拡散剤１３７としては、有機ビーズ、無機ビーズあるいは硝子ビーズ等の公知の光拡散剤を用いることができる。

ただし、光拡散剤１３７の屈折率ncが基材１３１の屈折率naより大きい場合には、図２２に示すように、光拡散剤１３７に入射する光束ＬＦは、一旦集光させられてその後に拡散させられるようになる。一方、光拡散剤１３７の屈折率ncが基材１３１の屈折率naより小さい場合には、図２３に示すように、光拡散剤１３７に入射する光束ＬＦは、一旦集光させられることなく、拡散させられるようになる。図１を参照して説明したように、入光側の一つの単位拡散要素を通過した光束がその後に通過する領域内に、当該入光側の一つの単位拡散要素よりも出光側に配置された一つの単位拡散要素が入り込むようになっていることが好ましい。この場合、出光側に配置された一つの単位拡散要素の光拡散機能を効果的に発揮することができるからである。したがって、本実施の形態における光拡散層１３０の出光側に、複数の微小な単位拡散層要素を含むさらなる光拡散層が設けられるような場合には、当該さらなる光拡散層の光拡散機能を効果的に発揮させるため、光拡散剤１３７の屈折率ｎｃが、基材１３６の屈折率ｎａよりも小さくなっていることが好ましい。

また、光拡散層１３０中の個々の光拡散剤１３７の光拡散機能を効果的に発揮させるためには、一つの単位レンズ形状部１３３に入射した光束ＬＦがその後に通過する範囲内に、少なくとも一つの光拡散剤１３７が入り込んでいることが好ましい。このためには、一般的に、光拡散剤１３７の粒径Ｄは小さいことが好ましい。典型的には、光拡散剤１３７の平均粒径Ｄが、単位レンズ形状部１３３の配置ピッチＰ、より厳密には、単位レンズ形状部１３３のレンズ面の幅よりも小さくなっていることが好ましい。

なお、光拡散剤１３７の平均粒径Ｄは、通常、１μｍ以上５００μｍ以下の範囲内となっており、単位レンズ形状部１３３の配置ピッチＰおよび単位レンズ形状部１３３のレンズ面の幅は、通常、１μｍ以上５００μｍ以下の範囲内となっている。

このような光拡散層１３０を含む第３光学シート１２９は、公知の製造方法、例えば押し出し成形法等により製造することができる。また、互いに隣接する光拡散層１３０の基材１３１と支持層３９の基材とを同一材料から形成するようにしてもよい。そしてこの場合、流動性を有する材料を所望の形状で硬化させることにより、光拡散層１３０および支持層３９をそれぞれ形成するキャスト法を用いることができる。

キャスト法を用いる場合には、まず、流動性を有する材料中に、当該材料の比重とは異なる比重を有した光拡散剤１３７を混入し、その後、流動性材料中において光拡散剤１３７を沈降させる。これにより、流動性を有する材料中において光拡散剤１３７が片寄って配置された状態となる。すなわち、ここで、「流動性を有する材料」とは、材料内に混入された光拡散剤１３７の比重と材料の比重との相違に起因して、混入された光拡散剤１３７が材料内で移動し得る程度の流動性を有した材料、を意味する。

その後、この状態で、基材１３１および支持層３９をなすようになる材料を硬化させることにより、光拡散剤１３７が片寄って配置されている部分から光拡散層１３０が形成され、その他の部分から支持層３９が形成され得る。このような方法で得られた光拡散層１３０と支持層３９においては、光拡散層１３０の基材１３１と支持層３９の基材とが同一材料から一体に形成され、光拡散層１３０（基材１３１）と支持層３９との間に界面（境界）が存在しない。

また同様に、共押し出し成形により、光拡散層１３０の基材１３１と支持層３９の基材とが同一材料から一体に形成された第３光学シート１２９を容易かつ安価に形成することができる。

次に、光拡散層１３０の凹凸面１３２が凸レンズ１３３ａから形成される場合における、光拡散層１３０を含む第３光学シート１２９の設計方法について詳述する。

光拡散層１３０の凹凸面１３２が凸レンズ１３３ａから形成される場合、光拡散層１３０の入光側面（凹凸面１３２）に入射する光束ＬＦは一旦集光し、その後に拡散する。上述したように、光拡散層１３０中の個々の光拡散剤１３７の光拡散機能を効果的に発揮させるためには、一つの単位レンズ形状部１３３へ入射した光束ＬＦがその後に通過する領域Ｓ内に、少なくとも一つの光拡散剤１３７が入り込んでいることが好ましい。この場合、光拡散層１３０中の光拡散剤１３７の全表面が、凹凸面１３２にて拡散される光をさらに広い範囲に拡散させることに寄与することができるようになるからである。このためには、単位レンズ形状部１３７への入射光束ＬＦの通過領域Ｓが、集光する前に光拡散剤１３７を含むようにすればよい。

したがって、本実施の形態においては、光拡散剤１３７の平均粒径Ｄが単位レンズ形状部の配列ピッチＰよりも小さくなっているとともに、光拡散剤１３７が凹凸面１３２に近接して配置されていることが好ましい。また、図２４において二点鎖線で示すように、光拡散剤１３７の少なくとも一部が、基材１３１の単位レンズ形状部１３３内に少なくとも部分的に入り込んでいることがさらに好ましい。具体的には、光拡散剤１３７の平均粒径Ｄを、単位レンズ形状部の配列ピッチＰ、より厳密には、単位レンズ形状部１３３のレンズ面の幅よりも小さく設定するとともに、光拡散層１３０（基材１３１）の厚みを制限することにより、光拡散剤１３７が凹凸面１３２の近傍に配置されるようにすることができる。

このような光拡散層１３０を含む第３光学シート１２９の設計方法について、図２４および図２５を用いてより具体的に説明する。

一つの単位レンズ形状部１３３へ、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向から、入射した光束ＬＦが当該単位レンズ形状部１３３から出射して集光する前に通過する領域Ｓ内に、一つの光拡散剤１３７が入り込み得るようにするには、基材１３１中の最出光側に配置された光拡散剤１３７を基準にして、第３光学シート１２９を設計することが好ましい。単位レンズ形状部１３３に入射した光束ＬＦは、当該単位レンズ形状部１３３を出射した後、集光点に向けて次第に集束していく。したがって、単位レンズ形状部１３３から最も離間する基材１３１中の最出光側に配置された光拡散剤１３７が、一つの単位レンズ形状部１３３から出射した光束ＬＦの通過領域Ｓ内に、入り込むようになっていることが好ましい。

このため、図２４に示すように、一つの単位レンズ形状部１３３へ、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向から、入射した光束ＬＦが当該単位レンズ形状部１３３から出射して集光する前に通過する領域Ｓ内に、基材１３１中の最出光側に配置された一つの光拡散剤１３７が入り込み得るようになっていることが好ましい。

図２４に示すように、単位レンズ形状部１３３の平均配列ピッチをＰとし、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向に沿った単位レンズ形状部１３３の平均厚みをＴｌとし、この単位レンズ形状部１３３の焦点距離をＦとし、光拡散剤１３７の平均粒径をＤとし、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向に沿った基材１３１（光拡散層１３０）の最大厚みの平均をＴとする。ここで、基材１３１（光拡散層１３０）の最大厚みとは、基材１３１の出光側面から単位レンズ形状部１３３の最大突出部（頂部）までの長さのことである。

一つの単位レンズ形状部１３３への入射光の通過領域Ｓに、光拡散層１３０中の最出光側に配置された光拡散剤１３７が含まれるとすると、三角形の相似関係から以下の式（９３）が成り立つ。
P：F＝D：（F−T＋D／２＋Tl） ・・・式（１３）
したがって、光拡散剤１３７への入射光束ＬＦの通過領域Ｓが、光拡散層１３０中の最出光側に配置された光拡散剤１３７を含み得るようにするには、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向に沿った基材１３１（光拡散層１３０）の最大厚みの平均Ｔが以下の式（１４）を満たすようにすればよい。
T≦（（P−D）×F／P）＋Tl＋D／２ ・・・式（１４）

なお、単位レンズ形状部１３３の焦点距離Ｆは、例えば、単位レンズ形状部１３３への入射光の光路をシミュレーションし、シミュレーション結果から焦点距離を実測することにより、求めることができる。

ところで、単位レンズ形状部１３３が隙間を空けて形成されている場合、図２５に示すように、単位レンズ形状部１３３の配列ピッチＰではなく、単位レンズ形状部１３３の平均最大幅Ｗに基づき、第３光学シート１２９を設計することができる。この場合、一つの単位レンズ形状部１３３への入射光束ＬＦの通過領域Ｓが、光拡散層１３０中の最出光側に配置された光拡散剤１３７を含み得るようにするには、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向に沿った基材１３１（光拡散層１３０）の最大厚みの平均Ｔが以下の式（１５）を満たすようにすればよい。
T≦（（W−D）×F／W）＋Tl＋D／２ ・・・式（１５）
ここで、単位レンズ形状部１３３の平均最大幅Ｗとは、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向に沿った断面における単位レンズ形状部１３３の最大幅の平均値のことである。なお、単位レンズ形状部１３３が、例えばレンチキュラーレンズのように、一方向に沿って延びる形状を有する場合には、単位レンズ形状部１３３の平均最大幅Ｗとは、当該一方向に直交するとともに、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向に沿った断面における、単位レンズ形状部１３３の幅の平均値のことを指す。

また、式（１５）中のＦは、最大幅がＷである単位レンズ形状部１３３の焦点距離である。このような焦点距離Fは、例えば、単位レンズ形状部１３３への入射光の光路をシミュレーションし、シミュレーション結果から焦点距離を実測することにより、求めることができる。

以上のようにして、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向に沿った基材１３１（光拡散層１３０）の平均厚みＴの上限値を設定することができる。一方、第３光学シート１２９のシート面に直交する方向に沿った基材１３１（光拡散層１３０）の厚みＴは、当然に、光拡散剤１３０の平均粒径Ｄと単位レンズ形状部の厚さTｌとの和以上となっていなければならない。

以上のような本実施の形態によれば、基材１３１の凹凸面１３２で拡散される光を、基材１３１中の光拡散剤１３７により、効率的に拡散させることができる。すなわち、例えば基材１３１に光拡散剤１３７を大量に分散させる等して光拡散剤１３７に基づく光拡散機能を過度に増強することなく、光拡散層１３０全体としての光拡散機能を増強することができる。これにより、過度のゲインの低下や過度のコントラストの低下等、不必要な映像の劣化を回避しながら、シンチレーション等の映像のギラツキを抑制することができる。

なお、上述した第２の実施の形態に関し、本発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施の形態において、基材１３１中に、一種類の光拡散剤１３７が分散されている例を示したが、これに限られない。基材１３１中に、上述した光拡散剤１３７とは異なる種類のさらなる光拡散剤、例えば、上述した光拡散剤１３７の平均粒径とは異なる平均粒径を有した光拡散剤や、上述した光拡散剤１３７の屈折率とは異なる屈折率を有した光拡散剤が、さらに分散されていてもよい。さらなる光拡散剤は、上述した光拡散剤と同様に構成されてもよいし、異なるように構成されてもよい。ただし、さらなる光拡散剤も、上述した構成、例えば上述した設計方法にしたがっていることが好ましい。また、上述した実施の形態においては、光拡散層１３０のみが光拡散剤１３７を含有している例を示したが、これに限られない。例えば、支持層３９が光拡散剤を含有するようにしてもよい。さらに、一つの光拡散剤１３７が一種類の材料からなっている必要はない。例えば、複数種類の材料から構成され、部分的に異なる屈折率を有する光拡散剤（例えば、特開平２−１２０７０２）を用いるようにしてもよい。

また、上述した透過型スクリーン１２０は第１乃至第３の光学シート２１，２５，１２９を有する例を示したが、これに限られない。透過型スクリーン１２０は１以上の任意の数の光学シートを有することができる。また、光拡散層１３０が最出光側の第３光学シート１２９のみに含まれる例を示したが、これに限られない。光拡散層１３０は最出光側に配置される光学シート以外の光学シートに含まれるようにしてもよいし、また、複数の光学シートに含まれるようにしてもよい。さらに、光拡散層１３０が光学シートの最入光側に配置されている例を示したが、これに限られず、光拡散層１３０の入光側に別途の入光側層１４３が設けられていてもよい。

一例として、図２６および図２７には、第３光学シート１２９ａの光拡散層１３０の入光側に、接合層１４２を介して入光側層１４３を設けた変形例を示している。ここで、入光側層１４３は、例えば上述した視野角拡大層２６と同様に構成され得る。ただし、これに限られず、入光側層１４３として種々の光学的機能を有した層を用いることができる。

また、光拡散層１３０の入光側に配置された接合層１４２の材料としては、アクリル系の接着剤等、公知の材料を用いることができる。そして、接合層１４２の屈折率と光拡散層１３０の基材１３１の屈折率とが異なれば、接合層１４２と光拡散層１３０との界面において、透過光が屈折されることになる。

このとき、光拡散層１３０の凹凸面１３２をなす単位レンズ形状部１３３が凸レンズ１３３ａである場合には、接合層１４２の屈折率を基材１３１の屈折率よりも大きくすることが好ましい。この場合、図２６に示すように、光拡散層１３０と接合層１４２との界面を通過する光は、集光することなく拡散させられる。

一方、光拡散層１３０の凹凸面１３２をなす単位レンズ形状部１３３が凹レンズ１３３ｂである場合には、接合層１４２の屈折率を基材１３１の屈折率よりも小さくすることが好ましい。この場合、図２６に示すように、光拡散層１３０と接合層１４２との界面を通過する光は、集光することなく拡散させられる。なお、図２５および図２６において、上述した実施の形態、並びに、第１の実施の形態およびその変形例と同一部分には同一符号を付し、重複する詳細な説明を省略する。

図１は、入光側に配置された単位拡散要素と出光側に配置された単位拡散要素との関連について説明するための図である。 図２は、本発明による背面投射型映像表示装置の一実施の形態を示す斜視図である。 図３は、背面投射型表示装置における光学系の概略構成を示す図である。 図４は、本発明による透過型スクリーンの第１の実施の形態を示す斜視図である。 図５は、本発明による透過型スクリーンおよび光学シートの第１の実施の形態を示す図である。 図６は、図５に示された光学シートの一例を示す図である。 図７は、図５に示された光学シートの他の例を示す図である。 図８は、図６に示された光学シートの作用を説明するための図である。 図９は、図６に示された光学シートの他の作用を説明するための図である。 図１０は、図５に示された光学シートのさらに他の例を示す図である。 図１１は、光学シートの設計方法を説明するための図である。 図１２は、光学シートの他の設計方法を説明するための図である。 図１３は、光学シートのさらに他の設計方法を説明するための図である。 図１４は、光学シートのさらに他の設計方法を説明するための図である。 図１５は、図５に示された透過型スクリーンおよび光学シートの変形例を示す図である。 図１６は、図５に示された透過型スクリーンおよび光学シートの他の変形例を示す図である。 図１７は、図１６に示された光学シートの一例を示す図である。 図１８は、図１６に示された光学シートの他の例を示す図である。 図１９は、本発明による透過型スクリーンおよび光学シートの第２の実施の形態を示す図である。 図２０は、図１９に示された光学シートの一例を示す図である。 図２１は、図１９に示された光学シートの他の例を示す図である。 図２２は、図２０に示された光学シートの作用を説明するための図である。 図２３は、図２０に示された光学シートの作用を説明するための図である。 図２４は、光学シートの設計方法を説明するための図である。 図２５は、光学シートの他の設計方法を説明するための図である。 図２６は、図１９に示された光学シートの変形例を示す図である。 図２７は、図１９に示された光学シートの変形例を示す図である。

符号の説明

１０ 背面投射型表示装置
２０ 透過型スクリーン
２１ａ 光学シート
２５ａ 光学シート
２９ 光学シート
３０ 第１光拡散層
３１ 第１基材
３２ 凹凸面
３３ 単位レンズ形状部
３３ａ 凸レンズ
３３ｂ 凹レンズ
３５ 第２光拡散層
３６ 第２基材
３７ 光拡散剤
４２ 接合層
４３ 入光側層
１２０ 透過型スクリーン
１２９ 光学シート
１２９ａ 光学シート
１３０ 光拡散層
１３１ 基材
１３２ 凹凸面
１３３ 単位レンズ形状部
１３３ａ 凸レンズ
１３３ｂ 凹レンズ
１３７ 光拡散剤
１４２ 接合層
１４３ 入光側層

Claims (13)

1. 透過型スクリーン用の光学シートにおいて、
   複数の単位レンズ形状部を配列されてなる凹凸面を入光側に含む第１基材を有する第１光拡散層と、
   前記第１基材の出光側に配置された第２基材と、前記第２基材内に分散された複数の光拡散剤と、を有する第２光拡散層と、を備え、
   前記単位レンズ形状部は凸レンズを含み、
   前記光拡散剤の平均粒径をDとし、光学シートのシート面に直交する方向から一つの単位レンズ形状部へ入射した光束が当該一つの単位レンズから出射した後であって集光する前に通過する領域内に、粒径がDであり前記第２基材中の最出光側に配置された一つの光拡散剤が入り込み得るようになっていることを特徴とする光学シート。
2. 透過型スクリーン用の光学シートにおいて、
   複数の単位レンズ形状部を配列されてなる凹凸面を入光側に含む第１基材を有する第１光拡散層と、
   前記第１基材の出光側に配置された第２基材と、前記第２基材内に分散された複数の光拡散剤と、を有する第２光拡散層と、を備え、
   前記単位レンズ形状部は凸レンズを含み、
   前記光拡散剤の平均粒径をDとし、前記単位レンズ形状部の平均配列ピッチをPとし、前記単位レンズ形状部の平均厚みをTlとし、前記単位レンズ形状部の平均焦点距離をFとすると、シート面に直交する方向に沿った前記第２基材の出光側面から前記第１基材の入光側面までの平均最大長さL2は、以下の式（３）を満たすことを特徴とする光学シート。
   L2≦（（P−D）×F／P）＋Tl＋D／２ ・・・式（３）
3. 透過型スクリーン用の光学シートにおいて、
   複数の単位レンズ形状部を配列されてなる凹凸面を入光側に含む第１基材を有する第１光拡散層と、
   前記第１基材の出光側に配置された第２基材と、前記第２基材内に分散された複数の光拡散剤と、を有する第２光拡散層と、を備え、
   前記単位レンズ形状部は凸レンズを含み、
   前記光拡散剤の平均粒径をDとし、シート面に直交する断面における単位レンズ形状部の平均最大幅をWとし、前記単位レンズ形状部の平均厚みをTlとし、前記単位レンズ形状部の平均焦点距離をFとすると、シート面に直交する方向に沿った前記第２基材の出光側面から前記第１基材の入光側面までの平均最大長さL2は、以下の式（４）を満たすことを特徴とする光学シート。
   L2≦（（W−D）×F／W）＋Tl＋D／２ ・・・式（４）
4. 前記光拡散剤の平均粒径をDとし、光学シートのシート面に直交する方向から一つの単位レンズ形状部へ入射した光束が当該一つの単位レンズから出射した後であって集光する前に通過する領域内に、粒径がDであり前記第２基材中の最出光側に配置された一つの光拡散剤が入り込み得るようになっていることを請求項２または３に記載の特徴とする光学シート。
5. 前記第１光拡散層は最入光側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ一項に記載の光学シート。
6. 前記第１光拡散層の入光側に接合層を介して配置された入光側層をさらに備え、
   前記第１基材の屈折率は、前記接合層の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１１乃至４のいずれか一項に記載の光学シート。
7. 前記光拡散剤の屈折率は前記第２基材の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学シート。
8. 前記第１基材と前記第２基材とは隣接して配置され、前記第１基材の屈折率と前記第２基材の屈折率とは異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学シート。
9. 前記第１基材の屈折率は前記第２基材の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の光学シート。
10. 前記第１基材と前記第２基材とは同一材料により一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光学シート。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光学シートを備えたことを特徴とする透過型スクリーン。
12. 請求項５に記載の光学シートを備え、
    前記光学シートは最入光側に配置されていることを特徴とする透過型スクリーン。
13. 請求項１１または１２に記載の透過型スクリーンを備えたことを特徴とする背面投射型表示装置。

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