JP2004240159A - Screen and its manufacturing method - Google Patents

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JP2004240159A JP2003029133A JP2003029133A JP2004240159A JP 2004240159 A JP2004240159 A JP 2004240159A JP 2003029133 A JP2003029133 A JP 2003029133A JP 2003029133 A JP2003029133 A JP 2003029133A JP 2004240159 A JP2004240159 A JP 2004240159A
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Masayasu Kakinuma
正康 柿沼
Hiroshi Hayashi
弘志 林
Kazuto Shimoda
和人 下田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screen where the wide angle of visibility is made compatible with high contrast and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The screen is equipped with a condensing lens group 15 constituted by arranging a plurality of condensing lenses to be planar between a selective reflection layer 12 and a diffusing plate 17 on a screen base plate 11, and equipped with an absorbing layer pattern 14 in the emitting area of external light having an optical axis different from the projector light on the condensing lens between the lens group 15 and the layer 12. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、明光下において高コントラストの画像を広視野角で見ることができるスクリーン及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、会議等において発言者が資料を提示する方法としてオーバヘッドプロジェクターやスライドプロジェクターが広く用いられている。また、一般家庭においても液晶を用いたビデオプロジェクターや動画フィルムプロジェクターが普及しつつある。これらのプロジェクターの映写方法は光源から出力された光をライトバルブによって光変調して画像光を形成し、この画像光をレンズ等の光学系を通して出射してスクリーン上に映写するものである。
【0003】
この種のプロジェクターとしては、カラー画像を表示させることができるものがあり、光源として三原色である赤色(Red=R)、緑色(Green=G)、青色(Blue=B)を含んだ白色光を発するランプが用いられ、ライトバルブとしては透過型の液晶パネルが用いられている。このプロジェクターでは、光源から出射された白色光が、照明光学系によって赤色光、緑色光および青色光の各色の光線に分離され、これら光線が所定の光路に収束される。これら光束が液晶パネルにより画像信号に応じて空間的に変調され、変調された光束が光合成部によってカラー画像光として合成され、合成されたカラー画像光が投影レンズによりスクリーンに拡大投射される。
【0004】
また、最近、カラー画像を表示させることが可能なプロジェクターとして、光源に狭帯域三原色光源、例えばRGB三原色の各色の狭帯域光を発するレーザ発振器を用い、ライトバルブに回折格子型ライトバルブ(GLV:Grating Light Valve)を用いた装置が開発されている。このプロジェクターでは、レーザ発振器により出射された各色の光束が、画像信号に応じてGLVにより空間的に変調される。このように変調された光束は、前述したプロジェクターと同様にして、光合成部によってカラー画像光として合成され、この合成されたカラー画像光が投影レンズによりスクリーンに拡大投射される。
【0005】
このようなプロジェクターに用いられるスクリーンとしては、例えば、スクリーン前方のプロジェクター(フロントプロジェクター)から照射される画像光を反射して反射光により投影画像を見ることができるようにしたものがあるが、良好な視認性を得るために、広視野角、高コントラスト、高輝度の画像を表示することが求められている。
【0006】
ここで、視野角とは、スクリーン中央での反射輝度が1/2となる角度で、実用的には15度以上が必要とされている。このような視野角は、反射画像光を散乱させることによって大きくすることができるため、通常スクリーン表面に光を散乱させる拡散層が設けられ、この拡散層の拡散角を大きくすることによって、広視野角が図られている。
【0007】
一方、白色映像輝度(白レベル)と黒色映像輝度(黒レベル)との比で表されるコントラストは、いかにして外光の反射を抑えて黒レベルを下げるかがポイントであるが、従来のスクリーンでは部屋を暗くしないとプロジェクターで投影された映像がよく見えないほどコントラスト性能に問題があった。
【0008】
この問題を解決し部屋が明るい状態でもコントラストの高い映像を表示することが可能なスクリーンとして、投影光の通る部分を透明とし、それ以外の部分を可視光が吸収されるように着色したビーズをスクリーン基板上に複数個貼り付けたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0009】
【特許文献1】
特開平8−137009号公報(段落[0015]〜[0016]、図3、図4)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記スクリーンでは、広視野角を確保するために屈折率の異なるビーズを適度に混在させる必要があり、さらにビーズの材料に感光性材料を用いて着色ビーズに透明層を形成しており、材料の選定や品質の安定性など実用上問題があった。
【0011】
これに対して、本出願人と同一の出願人により、波長領域に応じて選択的に光を反射する選択反射層を用いて、プロジェクターから投影される画像光を主に反射し、プロジェクター以外の例えば蛍光灯や太陽等からの光、すなわち外光は反射しないようにしたスクリーン(特願2002−070799号等)が提案されている。図5は、このスクリーンの構成例を示すもので、スクリーン基板91上に選択反射層92が形成され、選択反射層92の前面に反射光を散乱させる拡散層93が、さらに選択反射層92の背後に透過光を吸収する吸収層98が設けられている。このスクリーンにおいては、外光の影響を大幅に低減することができるため、部屋が明るい状態でもスクリーンゲインを下げることなく黒レベルを下げることができ、コントラストの高い鮮明な映像を表示することができる。
【0012】
しかしながら、このスクリーンにおいても、視野角を広げるためには拡散層93の拡散角を大きくする必要があり、一般にスクリーン上方から入射する外光は、拡散層93の拡散角が小さい場合には拡散層93を透過する割合が少ないが、拡散角を大きくすると、拡散層93を透過する割合が多くなるため選択反射層93で反射される外光の量も多くなり、黒レベルを上げることになって結果的にコントラストを低下させてしまう。これは、選択反射層92が、図6にその反射特性を示すように、画像光の波長領域以外の例えば波長aでも、すべて透過するわけではなく少し反射するためである。
【0013】
本発明は、上記問題点に対処してなされたもので、拡散層の拡散角を大きくしても、外光の影響を抑制することができ、明光下において広視野角と高コントラストと高輝度を実現することができるスクリーン及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、画像光を反射する反射層と、反射層で反射した光を散乱させる拡散層と、拡散層と反射層の間に設けられ、拡散層を介して入射する光を集光する集光レンズが複数配列されてなる集光レンズ群と、集光レンズ群と反射層の間に設けられ、画像光と異なる方向から入射する光を吸収する吸収層パターンとを備えたことを特徴とする。
【0015】
請求項1の発明においては、所定の入射角範囲内で入射する画像光は拡散層を透過して各集光レンズにより収束され、反射層にて反射して逆の経路を辿って拡散層により拡散される。一方、天井の照明等の画像光の入射角範囲よりも大きな角度で入射する外光は、拡散層の拡散角を大きくした場合には拡散層を透過する割合が多くなるが、透過しても各集光レンズの背後に形成されている吸収層パターンにより吸収され、反射層により反射されない。したがって、拡散層の拡散角を大きくして広視野角化を図っても、外光の拡散層透過による黒レベルの上昇を防ぐことができ、広視野角でかつ高コントラストのスクリーンを実現することが可能となる。なお、反射層は、画像光を反射するものであればよく、例えばアルミニウム等の金属材料や光輝性顔料など反射率の高い材料を用いることで、高輝度のスクリーンが得られる。
【0016】
請求項2の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、拡散層と集光レンズ群の間、及び集光レンズ群と反射層の間に、それぞれの構成材料よりも屈折率の低い層を有することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2のスクリーンにおいて、屈折率の低い層が接着剤を含むことを特徴とする。
【0017】
請求項2、3の発明においては、拡散層、集光レンズ群及び反射層の光学特性のみを考慮すればよく、スクリーン設計が容易となる。なお、拡散層と集光レンズ群との間、及び集光レンズ群と反射層との間に設けられる層は、可視波長領域の光を透過するもので、拡散層、集光レンズ及び反射層を構成する材料よりも屈折率の低いものであればよく、それらを接着するものであればなおよい。
【0018】
請求項4の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、集光レンズ群がレンチキュラレンズであることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、集光レンズ群がマイクロレンズアレイであることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、集光レンズが透明な円柱形のロッドあるいは球形のビーズであることを特徴とする。
【0019】
請求項4〜6の発明においては、拡散層を介して入射する光を集光することが可能となる。なお、レンチキュラレンズは、かまぼこ型レンズがその長手方向と直交する方向に連なった形態を有し、レンチキュラレンズの背面に形成される吸収層パターンはストライプ状となる。かまぼこ型レンズの長手方向がスクリーンの横方向となっている場合には、スクリーンに対して上方から入射する外光、例えば天井の照明からの光を吸収層パターンに吸収させることが可能となる。一方、かまぼこ型レンズの長手方向がスクリーンの縦方向となっている場合には、スクリーンに対して横方向から入射する外光、例えば窓から入射する太陽光を吸収層パターンに吸収させることが可能となる。透明な円柱形のロッドを配列しても、レンチキュラレンズと同様の作用効果が得られる。また、集光レンズ群としてマイクロレンズアレイを用いた場合には、上下左右から入射する外光を吸収層パターンに吸収させることが可能となる。マイクロレンズアレイの代わりに多数のビーズを用いても同様の効果が得られる。
【0020】
請求項7の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、集光レンズの配列ピッチが1画素より小さいことを特徴とする。これにより、画質の良好なスクリーンを得ることが可能となる。
【0021】
請求項8の発明は、請求項1のスクリーンにおいて、反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項8のスクリーンにおいて、反射層が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項8のスクリーンにおいて、反射層を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項8のスクリーンにおいて、特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする。
【0022】
請求項8〜11の発明においては、画像光と略同じ方向から外光が入射しても、反射層が画像光の波長領域、例えばRGB三原色波長領域を除く波長領域の外光成分をほとんど反射しないため、反射層が可視波長領域のすべての光を反射する場合と比較して、よりいっそう外光の影響を低減して黒レベルを下げることができ、明光下においてさらに高コントラストの画像を表示することが可能となる。
【0023】
請求項12の発明は、画像光の照射により画像を表示するスクリーンの製造方法において、集光レンズが複数配列されてなる集光レンズ群の収束する光の入射側に拡散層を形成する拡散層形成工程と、集光レンズ群の収束する光の射出側に光吸収剤を含有する感光性樹脂層を形成する工程と、感光性樹脂層に拡散層及び集光レンズ群を介して光を所定の位置から照射して露光する露光工程と、感光性樹脂層の露光された部分を除去して吸収層パターンを形成する工程と、集光レンズ群の吸収層パターンが形成された面に反射層を形成する反射層形成工程とを含むことを特徴とする。
【0024】
請求項13の発明は、請求項12のスクリーンの製造方法において、拡散層形成工程が、集光レンズ群及び拡散層の構成材料より屈折率の低い接着剤を用いて、集光レンズ群に拡散層となる拡散板を貼り合わせる工程を含むことを特徴とする。
請求項14の発明は、請求項12のスクリーンの製造方法において、露光工程での前記所定の位置が、画像光の照射位置に合わせて設定されることを特徴とする。
請求項15の発明は、請求項12のスクリーンの製造方法において、反射層形成工程が、集光レンズ群及び反射層の構成材料より屈折率の低い接着剤を用いて、集光レンズ群に反射層が形成された基板を貼り合わせる工程を含むことを特徴とする。
請求項16の発明は、請求項12のスクリーンの製造方法において、集光レンズ群が、レンチキュラレンズあるいはマイクロレンズアレイであることを特徴とする。
【0025】
請求項12〜16の発明においては、広視野角、高コントラスト、高輝度の性能を備えたスクリーンを容易に製造することが可能となる。
【0026】
請求項17の発明は、請求項12のスクリーンの製造方法において、反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することを特徴とする。
請求項18の発明は、請求項17のスクリーンの製造方法において、反射層が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする。
請求項19の発明は、請求項17のスクリーンの製造方法において、反射層が、吸収層を備えた基板上に形成されることを特徴とする。
【0027】
請求項17〜19の発明においては、さらに高コントラストの性能に優れたスクリーンを容易に製造することが可能となる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態における構成を示す断面図である。図1に示すように、スクリーン10は、スクリーン基板11上に選択反射層12と、接着層13と、吸収層パターン14と、レンチキュラレンズ15と、接着層16と、拡散板17とを備え、スクリーン基板11の裏面に吸収層18を備えている。
【0029】
スクリーン基板11は、スクリーンの支持体となるものであり、スクリーンとしての強度を有するものであれば、種々の材料を用いることができるが、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリオレフィン(PO)等のポリマーにより構成することができる。
【0030】
選択反射層12は、プロジェクター光の波長領域、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色波長領域の光を反射し、三原色波長領域以外の波長領域の光を透過する特性を有する光学薄膜であり、例えば本出願人と同一の出願人により提案された光学多層膜(特願2002−070799号等)が用いられる。この光学多層膜は高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層されてなり、図6に示すように三原色波長領域のような特定波長領域の光を選択的に反射するように設計されている。
【0031】
なお、選択反射層12に代えてアルミニウム等の反射率の高い金属材料や光輝性顔料などの光を反射する材料を用いた可視光領域の反射層としても、本発明による広視野角化と高コントラスト化とを両立させる効果は得られる。このような反射層は、スクリーン基板11の表面に蒸着法や塗布法等により形成することができる。また、この他にも、金属薄膜や金属板、もしくは金属蒸着フィルムをスクリーン基板11に貼着してもよい。また、スクリーン基板11を反射性材料で構成してもよい。
【0032】
吸収層パターン14は、可視光を吸収する特性をもった層であり、レンチキュラレンズ15の平坦面(裏側)に所定のマージンで設けられたストライプ状の光吸収膜である。それぞれのストライプはレンチキュラレンズ15のかまぼこ型レンズの長手方向に平行で所定の幅をもった直線の帯状膜であり、レンチキュラレンズ15のおもて面凹凸形状の凹部ほぼ直下に位置する。詳しくは、この吸収層パターン14の幅及び位置は、スクリーン10使用時にプロジェクター光と光軸が異なる外光がレンチキュラレンズ15から射出される領域であり、この外光は吸収層パターン14によって吸収される。また、逆に光吸収膜が存在しない部分はスクリーン10正面からの光がレンチキュラレンズ15で集光され射出される領域であり、当該光は選択反射層12に到達する。
【0033】
また、プロジェクターからの光L1は実際には投射レンズを通して投射されるため、スクリーンへの入射角度は図1のようにスクリーン10に対して垂直入射ばかりでなく、ある角度範囲をもっている。そのため、その角度範囲に合わせて吸収層パターン14を決定することが望ましい。すなわち、スクリーン10へのプロジェクター光の入射角度に応じて吸収層パターン14を形成するとよく、例えばスクリーン10の中央部から周辺部にいくにしたがって吸収層パターンが徐々にずれていくようにすればよい。あるいは、吸収層パターンを一定としてプロジェクター光の入射角度範囲を考慮した適正なマージン寸法とするパターン設計を行ってもよい。
【0034】
レンチキュラレンズ15は、微小半円筒型レンズ(かまぼこ型レンズ)がその長手方向に対して直角方向に連なった形態を有する集光レンズ群であり、スクリーン基板11上の選択反射層12を覆うように配置されている。また、材質としてはプロジェクターで使用する波長域の光を透過する性質のものであれば特に制約はなく、ガラスやプラスチックなど通常のレンズ構成材料であればよく、このレンズのピッチは1画素よりも狭くなっている。
【0035】
レンチキュラレンズ15のスクリーン10上の配置として、外光の入射方向に対応させると効率的に高コントラスト化が図れる。例えば、外光がスクリーン10に対して上方から入射してくる場合には、前記かまぼこ型レンズの長手方向(図1において紙面垂直方向)がスクリーン10上において横方向とし、外光がスクリーン10に対して横方向から入射してくる場合には、前記かまぼこ型レンズの長手方向がスクリーン10上において縦方向となるようにするとよい。
なお、レンチキュラレンズ15に代えて、マイクロレンズアレイとしても本発明と同様の効果を得ることができる。この場合、スクリーン10に対して上下左右どの方向からの外光の入射があっても画像光への影響を排除できる。
【0036】
拡散板17は片面の表面が凹凸形状となっており、その構成材料はプロジェクターで使用する波長域の光を透過する性質のものであれば特に制約はなく、拡散板として通常使用されるガラスやプラスチックなどでよい。例えばエポキシ樹脂からなる。選択反射層12で反射された光は拡散板17を透過して射出される際に拡散し、視聴者はこの拡散した反射光を観察することで自然な画像を視認することができるようになる。拡散板17における拡散角はその視認性を決める重要な要因であり、拡散板を構成する材料の屈折率や表面の凹凸形状などを調整することによってその拡散角を増大させる。
また、プロジェクターの光源がレーザである場合にはスクリーン上のぎらつきであるスペックルパターンの発生を防止するために拡散板17の表面形状パターンをランダムにするとよい。
【0037】
接着層13は、選択反射層12とレンチキュラレンズ15とを貼り合わせる層であり、選択反射層12及びレンチキュラレンズ15を構成する材料よりも低屈折率の層である。また、接着層16は、レンチキュラレンズ15と拡散板17とを貼り合わせる層であり、レンチキュラレンズ15及び拡散板17を構成する材料よりも低屈折率の層である。接着層13、16は同じ材質でもよく、低屈折率の透明接着剤により必要な構成部分を貼り合わせた後に硬化させて形成すればよい。
【0038】
なお、接着層13、16は、選択反射層12とレンチキュラレンズ15、あるいはレンチキュラレンズ15と拡散板17とが実用上はがれない程度にくっつける粘着層であってもよい。
また、選択反射層12とレンチキュラレンズ15、あるいはレンチキュラレンズ15と拡散板17との間は必ずしも前記接着剤(粘着剤も含む)で充填されている必要はなく、一部分の貼り合わせまたは他の手段で接着力が確保されていれば、その部分を空気層としてもよい。
【0039】
吸収層18は、選択反射層12を透過した光を吸収させるためのもので、例えば、スクリーン基板11の選択反射層12を成膜する面とは反対の裏面に黒色の樹脂フィルムを貼り合わせる、もしくはスクリーン基板11の表面または裏面に黒色塗料を塗布する、あるいはスクリーン基板11中にカーボン粉末等の黒色微粒子を分散させる、などの方法により形成することができる。なお、この吸収層18は、選択反射層12の代わりに可視光を均一に反射する反射層を用いた場合には不要となる。
【0040】
つぎに、本発明に係るスクリーン10の製造方法について図2を参照して説明する。
(s1)スクリーン基板としてPETフィルムからなるスクリーン基板11を用意し、当該スクリーン基板11の一方の表面に選択反射層12を蒸着やスパッタリング等の真空薄膜形成方法や、溶剤を用いた塗布方法等により成膜する。真空薄膜形成方法による場合には、例えば、ACスパッタリング法により高屈折率層としてTiO、Nb、Ta等の高屈折率材料と、低屈折率層としてSiO、MgF等の低屈折率材料とを交互に積層して形成する。またこのとき、使用される光の波長域に応じて各層の膜厚設計を行っておく。あるいは、塗布方法による場合には、高屈折率層及び低屈折率層として、例えば、屈折率の異なる熱硬化性樹脂を用いるようにする。また、スクリーン基板11の裏面に黒色塗料も塗布して吸収層18を形成する。
【0041】
(s2)レンチキュラレンズ15の凹凸の有る面(おもて面)に低屈折率の透明接着剤(EPOXY TECHNOLOGY社製EPOTEK396)を塗布し、その上に拡散板17の凹凸の有る面とは反対面を接触面として搭載した後に当該接着剤を硬化させてレンチキュラレンズ15と拡散板17とを貼り合わせる接着層16とする(図2(a))。
【0042】
(s3)レンチキュラレンズ15の裏面に黒色の光吸収剤を含有した感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂層19を形成する(図2(b))。
(s4)スクリーン正面のプロジェクター照射位置から所定の光を拡散板17側からレンチキュラレンズ15に照射することにより、当該光はレンチキュラレンズ15により集光され、レンチキュラレンズ15の射出領域の感光性樹脂層19を露光させる(図2(c))。
(s5)所定の現像液で現像することにより感光性樹脂層19の露光部分は除去され、吸収層パターン14が形成される(図2(d))。
【0043】
(s6)ステップs2と同じ方法によりレンチキュラレンズ15裏面(一部吸収層パターン14)と選択反射層12とを貼り合わせる接着層13を形成し、本発明に係るスクリーン10とする。
なお、ステップs4の露光の際には、想定されるプロジェクター照射位置の範囲内で露光用の照射位置を前後させればよい。
【0044】
上記スクリーン10によって、例えば、グレーティング・ライト・バルブ(GLV)を用いた回折格子型プロジェクターのようなRGB光源からの光を投射した場合にスクリーン10上で広視野角で、かつコントラストが高く、外光の映り込みのない良好な映像が鑑賞できるようになる。
【0045】
すなわち、図1において、拡散板17の拡散角の増大(広視野角化)に伴って当該拡散板17を透過する外光L91の量は増加するが、上記の通り、レンチキュラレンズ15のスクリーン10上の配置、及び吸収層パターン14のレンチキュラレンズ15に対する配置を工夫することにより当該外光を効率的に吸収することが可能となる。
その結果、スクリーン10の正面からの光L1は、拡散板17を透過し、レンチキュラレンズ15で集光されて選択反射層12に到達し、当該選択反射層12にて光L1に含まれる外光成分の大部分は透過されつつ映像に関わる特定波長領域の光のみ選択的に反射され、その反射光は再びレンチキュラレンズ15を透過し、拡散板17表面にて拡散され視野角の広い画像光として視聴者に供される。一方、照明など上方からスクリーン10に照射する外光L91は、拡散板17を透過し、レンチキュラレンズ15で集光されるが、光L1と光軸が異なるため吸収層パターン14に到達し、当該吸収層パターン14にて吸収される。したがって、上記反射光である画像光への外光の影響を高いレベルで排除することができ、従来にない広視野角化と高コントラスト化との両立が可能となる。
【0046】
図3は、本発明の第2の実施の形態における構成を示す断面図である。第2の実施の形態のスクリーン20の構成は、図1においてレンチキュラレンズ15を円柱ロッド形状の集光レンズ群25としたもので、それ以外は第1の実施の形態における構成と同じで、スクリーン基板21上に選択反射層22と、接着層23と、吸収層パターン24と、集光レンズ群25と、接着層26と、拡散板27とを備え、スクリーン基板21の裏面に吸収層28を備えている。
【0047】
集光レンズ群25は、円柱ロッド形状の集光レンズがその長手方向に対して直角方向に連なった形態を有する集光レンズ群であり、スクリーン基板21上の選択反射層22を覆うように配置されている。また、材質としてはガラスやプラスチックなど通常のレンズ構成材料であればよく、このレンズのピッチは1画素よりも狭くなっている。
【0048】
また、スクリーン20上の配置は、第1の実施の形態のレンチキュラレンズ15と同様であり、外光がスクリーン20に対して上方から入射してくる場合には、前記円柱ロッド形状の集光レンズの長手方向(図3において紙面垂直方向)がスクリーン20上において横方向とし、外光がスクリーン20に対して横方向から入射してくる場合には、前記円柱ロッド形状の集光レンズの長手方向がスクリーン20上において縦方向となるようにするとよい。
なお、円柱ロッド形状の集光レンズに代えて、ビーズ状の集光レンズとしても本発明と同様の効果を得ることができる。この場合、スクリーン20に対して上下左右どの方向からの外光の入射があっても画像光への影響を排除できる。
【0049】
また、吸収層パターン24は、第1の実施の形態と同様に可視光を吸収する特性をもった層であり、集光レンズ群25の選択反射層22側で、集光レンズが円柱ロッド形状である場合には当該集光レンズ群25を構成する集光レンズ間に設けられたストライプ状の光吸収膜である。また、集光レンズがビーズ形状である場合には当該ビーズの頂点付近以外の領域が光吸収膜となる。詳しくは、この光吸収膜の幅及び位置は、スクリーン20使用時にプロジェクター光と光軸が異なる外光が集光レンズ群25から射出される領域であり、この外光は光吸収膜によって吸収される。また、逆に光吸収膜が存在しない部分はスクリーン20正面からの光が集光レンズ群25で集光され射出される領域であり、当該光は選択反射層22に到達する。
【0050】
つぎに、本発明に係るスクリーン20の製造方法について図4を参照して説明する。なお、以下には第1の実施の形態の製造工程とは内容が異なる工程、すなわちレンチキュラレンズ15に代えて集光レンズ群25とする工程についてのみ説明する。それ以外の工程は第1の実施の形態における製造工程(ステップs1、s6)と同様である。また、ここでは円柱ロッド形状の集光レンズを例にとり説明するが、ビーズ形状の集光レンズの場合も同様の製造方法である。
【0051】
(s22)円柱ロッド形状の集光レンズを平面上に隙間なく並べて集光レンズ群25とし、その上面(おもて面)に低屈折率の透明接着剤(EPOXY TECHNOLOGY社製EPOTEK396)を塗布し、その上に拡散板27の凹凸の有る面とは反対面を接触面として搭載した後に当該接着剤を硬化させて集光レンズ群25と拡散板27とを貼り合わせる接着層26とする(図4(a))。
(s23)集光レンズ群25の裏面に黒色の光吸収剤を含有した感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂層29を形成する(図4(b))。
(s24)スクリーン正面のプロジェクター照射位置から所定の光を拡散板27側から集光レンズ群25に照射することにより、当該光は集光レンズ群25により集光され、集光レンズ群25の射出領域の感光性樹脂層29を露光させる(図4(c))。
(s25)所定の現像液で現像することにより感光性樹脂層29の露光部分は除去され、所定パターンの吸収層パターン24が形成される(図4(d))。
【0052】
上記スクリーン20によって、第1の実施の形態のスクリーン10と同様の効果が得られる。
すなわち、図3において、拡散板27の拡散角の増大(広視野角化)に伴って当該拡散板27を透過する外光L92の量は増加するが、集光レンズ群25のスクリーン20上の配置、及び吸収層パターン24の集光レンズ群25に対する配置を工夫することにより当該外光を効率的に吸収することが可能となり、従来にない広視野角化と高コントラスト化との両立が可能となる。
【0053】
【発明の効果】
上述したように、請求項1の発明によれば、集光レンズ群のスクリーン上の配置、及び吸収層パターンの集光レンズ群に対する配置を調整することにより、スクリーン正面以外の角度からスクリーンに入射する光を吸収層パターンで吸収することができ、広視野角化と高コントラスト化との両立ができる。
【0054】
請求項2、3の発明によれば、拡散板、集光レンズ群、反射層それぞれを介する層を相対的に低屈折率層とすることにより、スクリーン設計が容易となる。
【0055】
請求項4〜6の発明によれば、集光レンズ群としてレンチキュラレンズ、マイクロレンズアレイ、円柱形ロッド列、あるいはビーズ群を用いることにより、拡散層を介して入射する光を集光し、その集光位置によって、画像光と外光を分別することができる。
【0056】
請求項7の発明によれば、集光レンズの配列ピッチを1画素より小さくすることにより、画質の良好なスクリーンを得ることができる。
【0057】
請求項8〜11の発明によれば、画像光の波長領域の光を主に反射し、それ以外の波長領域の光を透過する選択反射層を備えることにより、可視波長領域のすべての光を反射する反射層を備えた場合と比較して、よりいっそう外光の影響を低減して黒レベルを下げることができ、明光下においてさらに高コントラストの画像を表示することができる。
【0058】
請求項12〜16の発明によれば、集光レンズ群のスクリーン上の配置、及び吸収層パターンの集光レンズ群に対する配置を調整することにより広視野角化と高コントラスト化との両立が可能なスクリーンを簡便に作製できる。
【0059】
請求項17〜19の発明のよれば、反射層として選択反射層とすることにより、画像光への外光の影響を高いレベルで排除することができ、従来にない高視野角化と高コントラスト化とが両立したスクリーンを作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のスクリーンにおける構成を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるスクリーンの製造工程図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態のスクリーンにおける構成を示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態におけるスクリーンの製造工程図である。
【図5】選択反射層を有するスクリーンの構成例を示す断面図である。
【図6】選択反射層の反射特性を示す概略図である。
【符号の説明】
10,20,90…スクリーン、11,21,91…スクリーン基板、12,22,92…選択反射層、13,16,23,26…接着層、14,24…吸収層パターン、15…レンチキュラレンズ、17,27,93…拡散板、18,28,98…吸収層、25…集光レンズ群、19,29…感光性樹脂層、L1,L2…プロジェクター光、L91,L92…外光、UV…紫外光
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a screen capable of viewing a high-contrast image at a wide viewing angle under bright light, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, overhead projectors and slide projectors have been widely used as a method of presenting materials by a speaker in a conference or the like. In addition, video projectors and moving image film projectors using liquid crystals are becoming popular in ordinary households. In the projection methods of these projectors, light output from a light source is light-modulated by a light valve to form image light, and this image light is emitted through an optical system such as a lens and projected on a screen.
[0003]
As this type of projector, there is a projector capable of displaying a color image. As a light source, white light including red (Red = R), green (Green = G), and blue (Blue = B), which are three primary colors, is used. A light-emitting lamp is used, and a transmissive liquid crystal panel is used as a light valve. In this projector, white light emitted from the light source is separated into red, green, and blue light rays by an illumination optical system, and these light rays are converged on a predetermined optical path. These light beams are spatially modulated by a liquid crystal panel according to an image signal, the modulated light beams are combined as color image light by a light combining unit, and the combined color image light is enlarged and projected on a screen by a projection lens.
[0004]
Recently, as a projector capable of displaying a color image, a narrow band three primary color light source, for example, a laser oscillator emitting narrow band light of each of the three primary colors RGB has been used as a light source, and a diffraction grating light valve (GLV: An apparatus using Grating Light Valve has been developed. In this projector, the luminous flux of each color emitted by the laser oscillator is spatially modulated by the GLV according to the image signal. The luminous flux modulated in this manner is combined as color image light by a light combining unit in the same manner as in the projector described above, and the combined color image light is enlarged and projected on a screen by a projection lens.
[0005]
As a screen used in such a projector, for example, there is a screen which reflects image light emitted from a projector (front projector) in front of the screen so that a projected image can be viewed by reflected light. In order to obtain high visibility, it is required to display images with a wide viewing angle, high contrast, and high brightness.
[0006]
Here, the viewing angle is an angle at which the reflection luminance at the center of the screen is halved, and 15 degrees or more is practically required. Since such a viewing angle can be increased by scattering the reflected image light, a diffusion layer for scattering light is usually provided on the screen surface, and by increasing the diffusion angle of the diffusion layer, a wide viewing angle is obtained. Corners are planned.
[0007]
On the other hand, the contrast expressed by the ratio between the white image luminance (white level) and the black image luminance (black level) is how to reduce the black level by suppressing the reflection of external light. Unless the room is darkened on the screen, there is a problem in contrast performance that the image projected by the projector cannot be seen well.
[0008]
As a screen that can solve this problem and display high-contrast images even in a bright room, beads that are transparent so that the projected light passes through and that are colored so that visible light is absorbed in the other parts A device in which a plurality of substrates are attached on a screen substrate has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-8-137909 (paragraphs [0015] to [0016], FIGS. 3 and 4)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above screen, it is necessary to appropriately mix beads having different refractive indices in order to secure a wide viewing angle, and a transparent layer is formed on colored beads using a photosensitive material as a material for the beads. There were practical problems such as material selection and quality stability.
[0011]
On the other hand, by the same applicant as the present applicant, using a selective reflection layer that selectively reflects light according to the wavelength region, mainly reflects image light projected from the projector, For example, a screen (for example, Japanese Patent Application No. 2002-070799) has been proposed in which light from a fluorescent lamp or the sun, that is, external light is not reflected. FIG. 5 shows an example of the configuration of this screen. A selective reflection layer 92 is formed on a screen substrate 91, and a diffusion layer 93 that scatters reflected light on the front surface of the selective reflection layer 92 is further provided. An absorption layer 98 that absorbs transmitted light is provided at the back. In this screen, since the influence of external light can be greatly reduced, the black level can be reduced without lowering the screen gain even in a bright room, and a clear image with high contrast can be displayed. .
[0012]
However, in this screen as well, it is necessary to increase the diffusion angle of the diffusion layer 93 in order to widen the viewing angle. In general, when the diffusion angle of the diffusion layer 93 is small, external light incident from above the screen is not diffused. Although the rate of transmission through the diffusion layer 93 is small, but when the diffusion angle is increased, the rate of transmission through the diffusion layer 93 increases, so that the amount of external light reflected by the selective reflection layer 93 increases and the black level increases. As a result, the contrast is reduced. This is because, as shown in FIG. 6, the selective reflection layer 92 does not completely transmit, but slightly reflects, even the wavelength a outside the wavelength region of the image light, as shown in FIG.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and can suppress the influence of external light even when the diffusion angle of the diffusion layer is increased, and can provide a wide viewing angle, high contrast, and high brightness under bright light. And a method for manufacturing the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, in a screen for displaying an image by irradiating the image light, a reflection layer that reflects the image light, a diffusion layer that scatters the light reflected by the reflection layer, and a diffusion layer that is provided between the diffusion layer and the reflection layer. And a condenser lens group in which a plurality of condenser lenses for condensing light incident through the diffusion layer are provided. The condenser lens group is provided between the condenser lens group and the reflective layer, and enters from a different direction from image light. A light absorbing layer pattern for absorbing light.
[0015]
According to the first aspect of the present invention, image light incident within a predetermined incident angle range passes through the diffusion layer, is converged by each condenser lens, is reflected by the reflection layer, follows the reverse path, and is conveyed by the diffusion layer. Spread. On the other hand, external light incident at an angle larger than the incident angle range of image light, such as ceiling illumination, is more likely to pass through the diffusion layer when the diffusion angle of the diffusion layer is increased. It is absorbed by the absorption layer pattern formed behind each condenser lens and is not reflected by the reflection layer. Therefore, even if the diffusion angle of the diffusion layer is increased to increase the viewing angle, it is possible to prevent an increase in black level due to the transmission of external light through the diffusion layer, and to realize a screen with a wide viewing angle and high contrast. Becomes possible. The reflective layer only needs to reflect image light. For example, a high-brightness screen can be obtained by using a metal material such as aluminum or a material having a high reflectance such as a brilliant pigment.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the screen of the first aspect, a layer having a lower refractive index than each constituent material is provided between the diffusion layer and the condenser lens group and between the condenser lens group and the reflection layer. It is characterized by.
According to a third aspect of the present invention, in the screen of the second aspect, the layer having a low refractive index contains an adhesive.
[0017]
According to the second and third aspects of the present invention, only the optical characteristics of the diffusion layer, the condenser lens group, and the reflection layer need to be considered, and the screen design becomes easy. The layers provided between the diffusion layer and the condenser lens group and between the condenser lens group and the reflection layer transmit light in the visible wavelength region, and include the diffusion layer, the condenser lens and the reflection layer. Any material may be used as long as the material has a lower refractive index than the material constituting the material.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the screen of the first aspect, the condenser lens group is a lenticular lens.
According to a fifth aspect of the present invention, in the screen of the first aspect, the condenser lens group is a microlens array.
According to a sixth aspect of the present invention, in the screen of the first aspect, the condenser lens is a transparent cylindrical rod or a spherical bead.
[0019]
According to the fourth to sixth aspects of the present invention, it becomes possible to condense the light incident through the diffusion layer. The lenticular lens has a configuration in which the lenticular lens is continuous in a direction orthogonal to the longitudinal direction, and the absorption layer pattern formed on the back surface of the lenticular lens has a stripe shape. When the longitudinal direction of the camera-shaped lens is the horizontal direction of the screen, external light incident on the screen from above, for example, light from ceiling illumination, can be absorbed by the absorption layer pattern. On the other hand, if the longitudinal direction of the lens is the vertical direction of the screen, external light that enters the screen from the lateral direction, for example, sunlight that enters from the window, can be absorbed by the absorbing layer pattern. It becomes. The same operation and effect as the lenticular lens can be obtained even if the transparent cylindrical rods are arranged. When a microlens array is used as a condenser lens group, external light incident from the top, bottom, left, and right can be absorbed by the absorption layer pattern. Similar effects can be obtained by using a large number of beads instead of the microlens array.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the screen of the first aspect, the arrangement pitch of the condenser lenses is smaller than one pixel. This makes it possible to obtain a screen with good image quality.
[0021]
According to an eighth aspect of the present invention, in the screen according to the first aspect, the reflection layer has a high reflection characteristic with respect to light in a specific wavelength region corresponding to image light, and light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. Characterized by having high transmission characteristics with respect to
According to a ninth aspect of the present invention, in the screen of the eighth aspect, the reflection layer is formed of an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated.
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the screen of the eighth aspect, further comprising an absorbing layer for absorbing light transmitted through the reflecting layer.
An eleventh aspect of the present invention is the screen of the eighth aspect, wherein the specific wavelength region includes a red light wavelength region, a green light wavelength region, and a blue light wavelength region.
[0022]
In the invention according to claims 8 to 11, even if external light is incident from substantially the same direction as the image light, the reflective layer reflects almost all external light components in the wavelength region of the image light, for example, the wavelength region excluding the RGB three primary color wavelength regions. Because the reflective layer does not reflect the light, the effect of external light can be further reduced and the black level can be reduced as compared to the case where the reflective layer reflects all light in the visible wavelength range, and a higher-contrast image is displayed under bright light. It is possible to do.
[0023]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a screen for displaying an image by irradiating image light, a diffusion layer is formed on a converging light incident side of a condenser lens group in which a plurality of condenser lenses are arranged. A forming step, a step of forming a photosensitive resin layer containing a light absorbing agent on the converging light exit side of the condenser lens group, and a step of forming light on the photosensitive resin layer through a diffusion layer and a condenser lens group. An exposing step of irradiating and exposing from the position of, a step of forming an absorbing layer pattern by removing the exposed portion of the photosensitive resin layer, and a reflecting layer on the surface of the condenser lens group where the absorbing layer pattern is formed. Forming a reflective layer.
[0024]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen according to the twelfth aspect, the step of forming the diffusion layer includes the step of diffusing the light into the condensing lens group using an adhesive having a lower refractive index than the constituent materials of the condensing lens group and the diffusion layer. The method includes a step of bonding a diffusion plate to be a layer.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a screen according to the twelfth aspect, the predetermined position in the exposure step is set in accordance with an irradiation position of image light.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen according to the twelfth aspect, in the reflecting layer forming step, an adhesive having a lower refractive index than the constituent materials of the condenser lens group and the reflection layer is used to reflect light to the condenser lens group. The method includes a step of bonding a substrate on which a layer is formed.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the screen manufacturing method of the twelfth aspect, the condenser lens group is a lenticular lens or a microlens array.
[0025]
According to the twelfth to sixteenth aspects, it is possible to easily manufacture a screen having a wide viewing angle, high contrast, and high brightness.
[0026]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen according to the twelfth aspect, the reflective layer has a high reflection characteristic with respect to light in a specific wavelength region corresponding to the image light, and a visible wavelength excluding at least the specific wavelength region. It is characterized by having high transmission characteristics with respect to light in the region.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a screen according to the seventeenth aspect, the reflection layer comprises an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. I do.
According to a nineteenth aspect, in the method for manufacturing a screen according to the seventeenth aspect, the reflection layer is formed on a substrate provided with the absorption layer.
[0027]
According to the seventeenth to nineteenth aspects, it is possible to easily manufacture a screen having higher contrast and excellent performance.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the screen 10 includes a selective reflection layer 12, an adhesive layer 13, an absorption layer pattern 14, a lenticular lens 15, an adhesive layer 16, and a diffusion plate 17 on a screen substrate 11, An absorption layer 18 is provided on the back surface of the screen substrate 11.
[0029]
The screen substrate 11 serves as a support for the screen, and various materials can be used as long as the material has strength as a screen. For example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), It can be composed of a polymer such as polyethersulfone (PES) and polyolefin (PO).
[0030]
The selective reflection layer 12 reflects light in the wavelength region of the projector light, for example, red (R), green (G), and blue (B) in the three primary color wavelength regions, and transmits light in the wavelength region other than the three primary color wavelength regions. An optical thin film having characteristics, for example, an optical multilayer film (Japanese Patent Application No. 2002-070799) proposed by the same applicant as the present applicant is used. This optical multilayer film is formed by alternately laminating high-refractive-index layers and low-refractive-index layers, and is designed to selectively reflect light in a specific wavelength region such as the wavelength region of three primary colors as shown in FIG. ing.
[0031]
It should be noted that, instead of the selective reflection layer 12, a reflection layer in the visible light region using a material that reflects light, such as a metal material having high reflectivity, such as aluminum, or a brilliant pigment, according to the present invention, can provide a wide viewing angle and a high reflection angle. The effect of achieving both the contrast and the contrast can be obtained. Such a reflective layer can be formed on the surface of the screen substrate 11 by an evaporation method, a coating method, or the like. In addition, a metal thin film, a metal plate, or a metal deposition film may be attached to the screen substrate 11. Further, the screen substrate 11 may be made of a reflective material.
[0032]
The absorption layer pattern 14 is a layer having a characteristic of absorbing visible light, and is a stripe-shaped light absorption film provided with a predetermined margin on the flat surface (back side) of the lenticular lens 15. Each stripe is a linear strip film having a predetermined width and being parallel to the longitudinal direction of the lenticular lens 15 of the lenticular lens 15, and is located almost directly below the concave portion of the lenticular lens 15 having the uneven surface. Specifically, the width and position of the absorption layer pattern 14 are regions where external light having a different optical axis from the projector light is emitted from the lenticular lens 15 when the screen 10 is used, and the external light is absorbed by the absorption layer pattern 14. You. Conversely, a portion where the light absorbing film does not exist is a region where light from the front of the screen 10 is collected and emitted by the lenticular lens 15, and the light reaches the selective reflection layer 12.
[0033]
Further, since the light L1 from the projector is actually projected through the projection lens, the angle of incidence on the screen has a certain angle range as well as the perpendicular incidence on the screen 10 as shown in FIG. Therefore, it is desirable to determine the absorption layer pattern 14 according to the angle range. That is, the absorption layer pattern 14 may be formed according to the angle of incidence of the projector light on the screen 10. For example, the absorption layer pattern may be gradually shifted from the center to the periphery of the screen 10. . Alternatively, a pattern design may be performed in which the absorption layer pattern is fixed and an appropriate margin dimension is set in consideration of the incident angle range of the projector light.
[0034]
The lenticular lens 15 is a condensing lens group having a form in which a minute semi-cylindrical lens (kamaboko lens) is connected in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and covers the selective reflection layer 12 on the screen substrate 11. Are located. The material is not particularly limited as long as it has a property of transmitting light in a wavelength range used in the projector, and may be a normal lens constituent material such as glass or plastic, and the pitch of this lens is larger than one pixel. It is getting smaller.
[0035]
When the lenticular lens 15 is arranged on the screen 10 so as to correspond to the incident direction of external light, high contrast can be efficiently achieved. For example, when external light is incident on the screen 10 from above, the longitudinal direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) of the semi-cylindrical lens is a horizontal direction on the screen 10, and the external light is On the other hand, when light enters from the horizontal direction, it is preferable that the longitudinal direction of the semi-cylindrical lens is the vertical direction on the screen 10.
Note that the same effects as those of the present invention can be obtained by using a microlens array instead of the lenticular lens 15. In this case, even if external light enters the screen 10 from any direction, up, down, left, and right, the influence on the image light can be eliminated.
[0036]
The diffuser plate 17 has one surface having an uneven shape, and the constituent material is not particularly limited as long as it has a property of transmitting light in a wavelength range used in the projector. Plastic may be used. For example, it is made of an epoxy resin. The light reflected by the selective reflection layer 12 is diffused when transmitted through the diffusion plate 17 and emitted, and the viewer can visually recognize a natural image by observing the diffused reflected light. . The diffusion angle of the diffusion plate 17 is an important factor that determines the visibility, and the diffusion angle is increased by adjusting the refractive index of the material constituting the diffusion plate and the unevenness of the surface.
When the light source of the projector is a laser, the surface shape pattern of the diffusion plate 17 may be made random in order to prevent the generation of a speckle pattern which is a glare on the screen.
[0037]
The adhesive layer 13 is a layer for bonding the selective reflection layer 12 and the lenticular lens 15 and has a lower refractive index than the material forming the selective reflection layer 12 and the lenticular lens 15. The adhesive layer 16 is a layer for bonding the lenticular lens 15 and the diffusion plate 17 and has a lower refractive index than the material forming the lenticular lens 15 and the diffusion plate 17. The adhesive layers 13 and 16 may be made of the same material, and may be formed by bonding necessary components using a low-refractive-index transparent adhesive, followed by curing.
[0038]
In addition, the adhesive layers 13 and 16 may be an adhesive layer to which the selective reflection layer 12 and the lenticular lens 15 or the lenticular lens 15 and the diffusion plate 17 are adhered so as not to be practically separated.
The space between the selective reflection layer 12 and the lenticular lens 15 or the space between the lenticular lens 15 and the diffusion plate 17 does not necessarily need to be filled with the adhesive (including the adhesive). If the adhesive strength is secured by the above, that portion may be used as an air layer.
[0039]
The absorption layer 18 is for absorbing the light transmitted through the selective reflection layer 12, and for example, a black resin film is attached to the back surface of the screen substrate 11 opposite to the surface on which the selective reflection layer 12 is formed. Alternatively, it can be formed by applying a black paint on the front or back surface of the screen substrate 11, or dispersing black fine particles such as carbon powder in the screen substrate 11. The absorption layer 18 becomes unnecessary when a reflection layer that uniformly reflects visible light is used instead of the selective reflection layer 12.
[0040]
Next, a method for manufacturing the screen 10 according to the present invention will be described with reference to FIG.
(S1) A screen substrate 11 made of a PET film is prepared as a screen substrate, and a selective reflection layer 12 is formed on one surface of the screen substrate 11 by a vacuum thin film forming method such as vapor deposition or sputtering, or a coating method using a solvent. Form a film. In the case of using a vacuum thin film forming method, for example, TiO is used as a high refractive index layer by AC sputtering. 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 And a high refractive index material such as 2 , MgF 2 And the like and a low refractive index material. At this time, the thickness of each layer is designed in accordance with the wavelength range of the light to be used. Alternatively, when using a coating method, for example, thermosetting resins having different refractive indices are used as the high refractive index layer and the low refractive index layer. Further, a black paint is also applied to the back surface of the screen substrate 11 to form the absorbing layer 18.
[0041]
(S2) A low-refractive-index transparent adhesive (EPOTEK396 manufactured by EPOXY TECHNOLOGY) is applied to the uneven surface (front surface) of the lenticular lens 15 and is opposite to the uneven surface of the diffusion plate 17 thereon. After mounting the surface as a contact surface, the adhesive is cured to form an adhesive layer 16 for bonding the lenticular lens 15 and the diffusion plate 17 (FIG. 2A).
[0042]
(S3) A photosensitive resin containing a black light absorbing agent is applied to the back surface of the lenticular lens 15 to form a photosensitive resin layer 19 (FIG. 2B).
(S4) By irradiating the lenticular lens 15 with predetermined light from the diffusion plate 17 side from the projector irradiation position in front of the screen, the light is condensed by the lenticular lens 15 and the photosensitive resin layer in the emission area of the lenticular lens 15 19 is exposed (FIG. 2C).
(S5) The exposed portion of the photosensitive resin layer 19 is removed by developing with a predetermined developer, and the absorption layer pattern 14 is formed (FIG. 2D).
[0043]
(S6) An adhesive layer 13 for bonding the back surface of the lenticular lens 15 (partially the absorbing layer pattern 14) and the selective reflection layer 12 is formed by the same method as in step s2, to obtain the screen 10 according to the present invention.
At the time of exposure in step s4, the irradiation position for exposure may be moved back and forth within the range of the assumed projector irradiation position.
[0044]
For example, when the screen 10 projects light from an RGB light source such as a diffraction grating projector using a grating light valve (GLV), the screen 10 has a wide viewing angle and a high contrast. Good images without reflection of light can be appreciated.
[0045]
That is, in FIG. 1, the amount of external light L91 transmitted through the diffusion plate 17 increases as the diffusion angle of the diffusion plate 17 increases (wider viewing angle), but as described above, the screen 10 of the lenticular lens 15 increases. By devising the arrangement above and the arrangement of the absorption layer pattern 14 with respect to the lenticular lens 15, the external light can be efficiently absorbed.
As a result, the light L1 from the front of the screen 10 passes through the diffusion plate 17, is condensed by the lenticular lens 15, reaches the selective reflection layer 12, and is exposed to the external light included in the light L1 by the selective reflection layer 12. While most of the components are transmitted, only light in a specific wavelength region related to an image is selectively reflected, and the reflected light again passes through the lenticular lens 15 and is diffused on the surface of the diffusion plate 17 as image light having a wide viewing angle. Provided to viewers. On the other hand, the external light L91 irradiating the screen 10 from above, such as illumination, passes through the diffusion plate 17 and is collected by the lenticular lens 15, but reaches the absorption layer pattern 14 because the light L1 has a different optical axis. It is absorbed by the absorption layer pattern 14. Therefore, the influence of external light on the image light, which is the reflected light, can be eliminated at a high level, and it is possible to achieve both a wide viewing angle and a high contrast, which have not been achieved conventionally.
[0046]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the screen 20 according to the second embodiment is the same as the configuration according to the first embodiment except that the lenticular lens 15 is a cylindrical rod-shaped condenser lens group 25 in FIG. A selective reflection layer 22, an adhesion layer 23, an absorption layer pattern 24, a condenser lens group 25, an adhesion layer 26, and a diffusion plate 27 are provided on a substrate 21, and an absorption layer 28 is provided on the back surface of the screen substrate 21. Have.
[0047]
The condenser lens group 25 is a condenser lens group having a form in which a cylindrical rod-shaped condenser lens is arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and is disposed so as to cover the selective reflection layer 22 on the screen substrate 21. Have been. Further, the material may be a normal lens constituent material such as glass or plastic, and the pitch of the lens is smaller than one pixel.
[0048]
The arrangement on the screen 20 is the same as that of the lenticular lens 15 of the first embodiment, and when external light is incident on the screen 20 from above, the cylindrical rod-shaped condensing lens is used. Is the horizontal direction on the screen 20 in FIG. 3, and when external light enters the screen 20 from the horizontal direction, the longitudinal direction of the cylindrical rod-shaped condensing lens is Is preferably set in the vertical direction on the screen 20.
The same effect as the present invention can be obtained by using a bead-shaped condenser lens instead of the cylindrical rod-shaped condenser lens. In this case, even if external light is incident on the screen 20 from any of up, down, left, and right directions, the influence on the image light can be eliminated.
[0049]
The absorbing layer pattern 24 is a layer having a characteristic of absorbing visible light as in the first embodiment. On the selective reflection layer 22 side of the condenser lens group 25, the condenser lens has a cylindrical rod shape. In the case of, it is a stripe-shaped light absorption film provided between the condenser lenses constituting the condenser lens group 25. When the condenser lens has a bead shape, a region other than the vicinity of the apex of the bead becomes a light absorbing film. More specifically, the width and position of the light absorbing film are regions where external light having an optical axis different from that of the projector light is emitted from the condenser lens group 25 when the screen 20 is used, and the external light is absorbed by the light absorbing film. You. Conversely, a portion where the light absorbing film does not exist is a region where light from the front of the screen 20 is collected and emitted by the condenser lens group 25, and the light reaches the selective reflection layer 22.
[0050]
Next, a method of manufacturing the screen 20 according to the present invention will be described with reference to FIG. In the following, only a process different from the manufacturing process of the first embodiment, that is, a process of forming the condenser lens group 25 in place of the lenticular lens 15 will be described. Other steps are the same as the manufacturing steps (steps s1, s6) in the first embodiment. Also, here, a cylindrical rod-shaped condenser lens will be described as an example, but the same manufacturing method is applied to a bead-shaped condenser lens.
[0051]
(S22) The condensing lenses in the form of cylindrical rods are arranged on a plane without any gap to form a condensing lens group 25, and a low-refractive-index transparent adhesive (EPOTEK396 manufactured by EPOXY TECHNOLOGY) is applied to the upper surface (front surface). Then, after mounting the surface opposite to the uneven surface of the diffusion plate 27 as a contact surface thereon, the adhesive is cured to form an adhesive layer 26 for bonding the condenser lens group 25 and the diffusion plate 27 (FIG. 4 (a)).
(S23) A photosensitive resin containing a black light absorbing agent is applied to the back surface of the condenser lens group 25 to form a photosensitive resin layer 29 (FIG. 4B).
(S24) By irradiating predetermined light from the projector irradiation position in front of the screen to the condenser lens group 25 from the diffusion plate 27 side, the light is condensed by the condenser lens group 25 and emitted from the condenser lens group 25. The photosensitive resin layer 29 in the region is exposed (FIG. 4C).
(S25) The exposed portion of the photosensitive resin layer 29 is removed by developing with a predetermined developing solution, and an absorption layer pattern 24 having a predetermined pattern is formed (FIG. 4D).
[0052]
The screen 20 has the same effect as the screen 10 of the first embodiment.
That is, in FIG. 3, the amount of the external light L <b> 92 transmitted through the diffusion plate 27 increases with an increase in the diffusion angle of the diffusion plate 27 (widening the viewing angle), By devising the arrangement and the arrangement of the absorption layer pattern 24 with respect to the condenser lens group 25, it is possible to efficiently absorb the external light, and it is possible to achieve both a wide viewing angle and a high contrast, which were not possible in the past. It becomes.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, by adjusting the arrangement of the condenser lens group on the screen and the arrangement of the absorption layer pattern with respect to the condenser lens group, the light enters the screen from an angle other than the front of the screen. Light can be absorbed by the absorption layer pattern, and both a wide viewing angle and a high contrast can be achieved.
[0054]
According to the second and third aspects of the present invention, the screen design is facilitated by making the layers through the diffusion plate, the condenser lens group, and the reflection layer relatively low refractive index layers.
[0055]
According to the invention of claims 4 to 6, by using a lenticular lens, a microlens array, a columnar rod array, or a bead group as the condenser lens group, the light incident through the diffusion layer is condensed, and Image light and external light can be separated according to the light condensing position.
[0056]
According to the seventh aspect of the invention, by setting the arrangement pitch of the condenser lens to be smaller than one pixel, a screen with good image quality can be obtained.
[0057]
According to the invention of claims 8 to 11, by providing a selective reflection layer that mainly reflects light in the wavelength region of image light and transmits light in other wavelength regions, all light in the visible wavelength region is reduced. Compared with the case where the reflective layer is provided, the black level can be reduced by further reducing the influence of external light, and an image with higher contrast can be displayed under bright light.
[0058]
According to the twelfth to sixteenth aspects, it is possible to achieve both a wide viewing angle and a high contrast by adjusting the arrangement of the condenser lens group on the screen and the arrangement of the absorption layer pattern with respect to the condenser lens group. Simple screen can be easily manufactured.
[0059]
According to the seventeenth to nineteenth aspects of the present invention, by using a selective reflection layer as the reflection layer, it is possible to eliminate the influence of external light on image light at a high level. It is possible to produce a screen that is compatible with the process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a screen according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a screen according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a screen according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a screen according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a screen having a selective reflection layer.
FIG. 6 is a schematic view showing the reflection characteristics of a selective reflection layer.
[Explanation of symbols]
10, 20, 90 ... screen, 11, 21, 91 ... screen substrate, 12, 22, 92 ... selective reflection layer, 13, 16, 23, 26 ... adhesive layer, 14, 24 ... absorption layer pattern, 15 ... lenticular lens , 17, 27, 93: diffusion plate, 18, 28, 98: absorption layer, 25: condenser lens group, 19, 29: photosensitive resin layer, L1, L2: projector light, L91, L92: external light, UV … Ultraviolet light

Claims (19)

画像光の照射により画像を表示するスクリーンにおいて、
前記画像光を反射する反射層と、
前記反射層で反射した光を散乱させる拡散層と、
前記拡散層と反射層の間に設けられ、前記拡散層を介して入射する光を集光する集光レンズが複数配列されてなる集光レンズ群と、
前記集光レンズ群と反射層の間に設けられ、前記画像光と異なる方向から入射する光を吸収する吸収層パターンと
を備えたことを特徴とするスクリーン。
On a screen that displays an image by irradiating image light,
A reflective layer that reflects the image light,
A diffusion layer for scattering the light reflected by the reflection layer,
A condenser lens group provided between the diffusion layer and the reflection layer, and a condenser lens group in which a plurality of condenser lenses for condensing light incident through the diffusion layer are arranged;
A screen provided between the condenser lens group and the reflection layer, the absorption layer pattern absorbing light incident from a different direction from the image light.
前記拡散層と集光レンズ群の間、及び集光レンズ群と反射層の間に、それぞれの構成材料よりも屈折率の低い層を有することを特徴とする請求項1記載のスクリーン。The screen according to claim 1, further comprising a layer having a lower refractive index than each of the constituent materials between the diffusion layer and the condenser lens group and between the condenser lens group and the reflection layer. 前記屈折率の低い層が接着剤を含むことを特徴とする請求項2記載のスクリーン。The screen according to claim 2, wherein the low refractive index layer includes an adhesive. 前記集光レンズ群がレンチキュラレンズであることを特徴とする請求項1記載のスクリーン。2. The screen according to claim 1, wherein the condenser lens group is a lenticular lens. 前記集光レンズ群がマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項1記載のスクリーン。The screen according to claim 1, wherein the condenser lens group is a microlens array. 前記集光レンズが透明な円柱形のロッドあるいは球形のビーズであることを特徴とする請求項1記載のスクリーン。2. The screen according to claim 1, wherein the condenser lens is a transparent cylindrical rod or a spherical bead. 前記集光レンズの配列ピッチが1画素より小さいことを特徴とする請求項1記載のスクリーン。2. The screen according to claim 1, wherein an arrangement pitch of the condenser lenses is smaller than one pixel. 前記反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することを特徴とする請求項1記載のスクリーン。The reflective layer has a high reflection characteristic for light in a specific wavelength region corresponding to image light, and has a high transmission characteristic for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. The screen according to claim 1. 前記反射層が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項8記載のスクリーン。9. The screen according to claim 8, wherein the reflection layer comprises an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. 前記反射層を透過した光を吸収する吸収層を備えたことを特徴とする請求項8記載のスクリーン。9. The screen according to claim 8, further comprising an absorption layer that absorbs light transmitted through the reflection layer. 前記特定波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項8記載のスクリーン。9. The screen according to claim 8, wherein the specific wavelength region includes a red light wavelength region, a green light wavelength region, and a blue light wavelength region. 画像光の照射により画像を表示するスクリーンの製造方法において、
集光レンズが複数配列されてなる集光レンズ群の収束する光の入射側に拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記集光レンズ群の収束する光の射出側に光吸収剤を含有する感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層に前記拡散層及び集光レンズ群を介して光を所定の位置から照射して露光する露光工程と、
前記感光性樹脂層の露光された部分を除去して吸収層パターンを形成する工程と、
前記集光レンズ群の吸収層パターンが形成された面に反射層を形成する反射層形成工程と
を含むことを特徴とするスクリーンの製造方法。
In a method of manufacturing a screen for displaying an image by irradiation of image light,
A diffusion layer forming step of forming a diffusion layer on the incident side of the converging light of the condenser lens group in which a plurality of condenser lenses are arranged;
Forming a photosensitive resin layer containing a light absorbing agent on the exit side of the converging light of the condenser lens group,
An exposure step of irradiating the photosensitive resin layer with light from a predetermined position through the diffusion layer and the condenser lens group to expose light;
Removing the exposed portion of the photosensitive resin layer to form an absorption layer pattern,
Forming a reflective layer on the surface of the condenser lens group on which the absorption layer pattern is formed.
前記拡散層形成工程が、前記集光レンズ群及び拡散層の構成材料より屈折率の低い接着剤を用いて、前記集光レンズ群に拡散層となる拡散板を貼り合わせる工程を含むことを特徴とする請求項12記載のスクリーンの製造方法。The diffusion layer forming step includes a step of bonding a diffusion plate serving as a diffusion layer to the condenser lens group using an adhesive having a lower refractive index than the constituent materials of the condenser lens group and the diffusion layer. The method for producing a screen according to claim 12, wherein 前記露光工程での前記所定の位置が、画像光の照射位置に合わせて設定されることを特徴とする請求項12記載のスクリーンの製造方法。The method according to claim 12, wherein the predetermined position in the exposing step is set in accordance with an irradiation position of image light. 前記反射層形成工程が、前記集光レンズ群及び反射層の構成材料より屈折率の低い接着剤を用いて、前記集光レンズ群に反射層が形成された基板を貼り合わせる工程を含むことを特徴とする請求項12記載のスクリーンの製造方法。The reflection layer forming step may include a step of bonding a substrate having a reflection layer to the condenser lens group using an adhesive having a lower refractive index than the constituent materials of the condenser lens group and the reflection layer. 13. The method for manufacturing a screen according to claim 12, wherein: 前記集光レンズ群が、レンチキュラレンズあるいはマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項12記載のスクリーンの製造方法。13. The method according to claim 12, wherein the condenser lens group is a lenticular lens or a microlens array. 前記反射層が、画像光に対応する特定波長領域の光に対して高反射特性を有し、少なくとも前記特定波長領域を除く可視波長領域の光に対して高透過特性を有することを特徴とする請求項12記載のスクリーンの製造方法。The reflective layer has a high reflection characteristic for light in a specific wavelength region corresponding to image light, and has a high transmission characteristic for light in a visible wavelength region excluding at least the specific wavelength region. A method for manufacturing a screen according to claim 12. 前記反射層が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項17記載のスクリーンの製造方法。18. The method according to claim 17, wherein the reflection layer comprises an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer having a lower refractive index are alternately laminated. 前記反射層が、吸収層を備えた基板上に形成されることを特徴とする請求項17記載のスクリーンの製造方法。The method according to claim 17, wherein the reflection layer is formed on a substrate having an absorption layer.
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