JP2005208558A - 反射型スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】 明るく視野角の広い映像を表示する反射型スクリーンを低コストで提供すること。
【解決手段】 光源に遠い側から順に、入射光を反射する反射層２０と、粘着剤からなる下側粘着層１８と、偏光を透過させる偏光板層１６と、粘着剤からなる上側粘着層１４と、入射光の一部を透過させると共に、他の一部を表面で拡散反射する表面拡散層１２とを備え、下側粘着層１８は、内部に拡散剤３０を分散して含む。さらに下側粘着層１８は、内部に拡散剤３０を分散して含んでもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、偏光を反射する反射型スクリーンに関する。特に本発明は光学エンジンから投影される偏光映像を反射する反射型スクリーンに関する。

従来、圧延したアルミ箔反射層に粘着層を介して偏光板及び表面拡散層を順に積層した反射型スクリーンが提案されている。この反射型スクリーンは、アルミ箔反射層の表面にヘアーラインと呼ばれる一方向に延びた微細な筋上の凹凸が形成されている。従来の反射型スクリーンは、このヘアーラインにより光を拡散反射し、スクリーンとしての視野角を向上していている。

このヘアーラインは、アルミ箔の圧延成形により生じる不均一な表面凹凸であり、スクリーンに水平方向と垂直方向とで異なる拡散性能を付与している。また、スクリーンの拡散性能を向上させる目的で、光反射性インキ層の上に拡散剤を添加した光拡散性インキ層を追加する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第２９５３２８９号

しかしながら、アルミ箔反射層のヘアーラインは圧延加工により必然的に生じるものであり、所望の形状に制御することは難しい。従って、アルミ箔反射層の拡散性を向上させることによってスクリーンの拡散性を向上させることは困難であった。また、光拡散インキ層を追加するという技術は、スクリーンの層数を増加させることにより製造コストを上昇させるという課題があった。

上記の課題を解決するために、本発明の第1の形態による反射型スクリーンは、光源に遠い側から順に、入射光を反射する反射層と、粘着剤からなる下側粘着層と、偏光を透過させる偏光板と、粘着剤からなる上側粘着層と、拡散剤を含み、入射光の一部を拡散して透過させると共に、入射光の他の一部を表面で拡散反射する表面拡散層とを備え、下側粘着層は、内部に拡散剤を分散して含む。これにより、従来の反射型スクリーンと比べて層数を増加させることなく、視野角の広い映像を表示する反射型スクリーンが実現できる。

また、本発明の第２の形態による反射型スクリーンは、光源に遠い側から順に、入射光を反射する反射層と、粘着剤からなる下側粘着層と、偏光を透過させる偏光板と、粘着剤からなる上側粘着層と、内部に拡散剤を分散して含み、入射光の一部を拡散して透過させると共に、入射光の他の一部を表面で拡散反射する表面拡散層と
を備え、上側粘着層は、内部に拡散剤を分散して含む。これにより第1の形態と同様の効果を奏する。

第２の形態に於いて、さらに下側粘着層は、内部に拡散剤を含んでもよい。これにより、拡散剤を複数の粘着層に分散して添加することができる。従って、上側粘着層及び下側粘着層の一方の粘着層に添加される拡散剤を、凝集によるスジなどの外観不良を生じる量以下に抑えることができる。すなわち、上側粘着層及び下側粘着層のいずれにも拡散剤を含ませることによって、スクリーンにスジなどの外観不良を発生させることなく、所望の拡散性能を付与することができる。

第１及び第２の形態の反射型スクリーンにおいて、上側粘着層及び下側粘着層の少なくとも一方は光吸収剤を分散して含み、透過する光の一部を吸収してもよい。

第1及び第２の形態において、表面拡散層と上側粘着層の間に、透過する光の一部を吸収する吸収層を更に備えてもよい。これにより、視覚上、映像のコントラストを上昇させることができる。

あるいは、上側粘着層と偏光板の間に、透過する光の一部を吸収する吸収層を備えてもよい。

あるいは、偏光板と下側粘着層の間に、透過する光の一部を吸収する吸収層を更に備えてもよい。

あるいは、下側粘着層と反射層の間に、透過する光の一部を吸収する吸収層を更に備えてもよい。

第1及び第２の形態において、反射層は、光を拡散反射する凹凸を有し、下側粘着層と反射層の間に、凹凸の高さよりも薄い銀薄膜層を更に備えてもよい。これにより、反射層の凹凸による光拡散効果を阻害することなくスクリーンの反射率を上昇させることができる。

あるいは、下側粘着層と反射層の間に、いずれも緑の波長の１／４の厚みを持つ低屈折率薄膜と低屈折率薄膜よりも屈折率が高い高屈折率薄膜とを交互に積層して有する誘電体多層膜を更に備えてもよい。これにより、映像光の波長領域の中心である緑の光を中心に反射率を上昇させることができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１から図３は、反射型スクリーン１０の基本的な層構成を示す断面図である。反射型スクリーン１０は、光源に遠い側から順にアルミ箔反射層２０、下側粘着層１８、偏光板１６、上側粘着層１４、及び表面拡散層１２を備える。アルミ箔反射層２０は入射光を反射する。下側粘着層１８及び上側粘着層１４は粘着剤からなる。偏光板１６は偏光を透過させる。そして、表面拡散層１２は、拡散剤３０を含み、入射光の一部を拡散して透過させると共に、入射光の他の一部を表面で拡散反射する。

図１に示す第1実施例において、上側粘着層１４は内部に拡散剤３０を分散して含む。あるいは図２に示す第２実施例のように、上側粘着層１４に代えて下側粘着層１８が拡散剤３０を内部に分散して含んでもよい。これにより、反射型スクリーン１０は、従来の反射型スクリーンと比べて層数を増加させることなく、視野角の広い映像を表示することができる。

より望ましい形態としては、図３に示す第３実施例のように、上側粘着層１４及び下側粘着層１８のいずれもが拡散剤３０を内部に分散して含む。これにより、拡散剤３０を複数の粘着層１４、１８に分散して添加することができる。従って、上側粘着層１４及び下側粘着層１８の一方の粘着層に添加される拡散剤３０を、凝集によるスジなどの外観不良を生じる量以下に抑えることができる。すなわち、上側粘着層１４及び下側粘着層１８のいずれにも拡散剤３０を含ませることによって、反射型スクリーン１０にスジなどの外観不良を発生させることなく、所望の拡散性能を付与することができる。

なお、下側粘着層１８は、下側粘着層１８を透過させる偏光の偏光軸を変化させない程度の含有量で拡散剤３０を含む。一方、上側粘着層１４は、下側粘着層１８よりも高い含有量で拡散剤３０を含む。これにより、プロジェクターが出射する偏光画像の透過率を下げることなく、高い視野角を確保することができる。

表面拡散層１２は、例えば拡散剤３０を含む透明な樹脂フィルムである。樹脂フィルムとして、例えば拡散剤３０を練り込んだＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ポリプロピレン、塩化ビニール、アクリル、ポリカーボネートが採用可能である。表面拡散層１２の厚みは、例えば８０μｍ程度である。また、表面拡散層１２は表面にエンボス加工若しくはコーティング加工などによりアンチグレア処理がなされ、表面硬度と表面の防眩効果を付与している。本実施例は、ＴＡＣフィルムにアンチグレアコーティング（アクリル系）を施したものを使用している。尚、本実施例の表面拡散層１２は、ヘイズ値を６０としている。

上側粘着層１４及び下側粘着層１８は、感圧型アクリル系粘着剤を採用している。粘着剤として、透明性の高いアクリル系粘着剤若しくはウレタン系及びポリエステル系粘着剤等が採用可能である。上側粘着層１４及び下側粘着層１８のそれぞれの総厚は３０μｍ程度とすることが望ましい。

偏光板１６は、染料系偏光板が採用可能である。偏光板として、偏光度が９０％以上であることが望ましい。本実施例は、偏光度が９５％、厚さ１２０μｍのヨウ素系偏光板を使用している。偏光板１６は、反射型スクリーン１０に偏光スクリーンとしての機能を付与する。すなわち、反射型スクリーン１０は、外光を約半分カットしプロジェクターからの偏光をほぼ１００％透過する。これにより、明室条件下でのコントラストを向上することができる。

アルミ箔反射層２０は、インゴット若しくはスラブを圧延機によって、厚さ０．１５ｍｍ以下に圧延したアルミ箔を採用している。具体的には厚さ０．００７ｍｍ軟質アルミ箔を採用している。また、アルミ箔反射層２０は、光源と反対側に基材２２を貼り合わせることによって加工性（貼合せ加工）を向上している。基材２２は、柔軟性のある樹脂フィルム、例えば厚さ５０μｍ程度のＰＥＴフィルムを用いる。

上側粘着層１４及び下側粘着層１８の少なくとも一方と、表面拡散層１２には拡散剤３０が添加される。拡散剤３０として、本実施例は透明性のある球形もしくは不定形フィラーで、材質はシリコーン、スチレン、アクリル等の透明性の高いものが採用可能である。具体的には、平均粒径５μｍのシリコーン球形ビーズ採用する。

拡散剤３０を分散させた上側粘着層１４及び下側粘着層１８は以下のようにして形成する。まず。シリコーン、シリカ、スチレン、又はアクリル等の透明拡散剤３０と希釈剤をアクリル系等の透明粘着剤に混練して拡散粘着剤を作製する。そして、この拡散粘着剤を、コンマ方式などのコーティング手段を用いてアルミ箔反射層２０又は偏光板１６などの表面に塗布する。

表面拡散層１２と、上側粘着層１４及び下側粘着層１８の少なくとも一方に拡散剤３０を添加することによって、反射型スクリーン１０の拡散性が向上し、視野角が拡大する。但し、拡散性が向上するにつれてピークゲインが低下するので、拡散剤３０の添加量は、反射型スクリーン１０に要求される視野角及びピークゲインの特性に応じて適切な添加量を適宜実験で求めることが望ましい。また、上側粘着層１４及び下側粘着層１８に対する拡散剤３０の添加量には、加工上の上限が存在する。例えば、アクリル系粘着剤（主剤）１００重量部に対して、１．５重量部程度が加工上の上限である。添加量をこれ以上にすると、加工性、すなわち塗り性が悪化する。

また、表面拡散層１２、上側粘着層１４、及び下側粘着層１８に対する拡散剤３０の添加量は、それぞれの層において拡散剤３０の凝集によるスジなどの外観不良が生じない程度の添加量に抑える必要がある。このような添加量は、上側粘着層１４及び下側粘着層１８においては、それぞれの層のヘイズ値によって判断できる。例えば、上側粘着層１４及び下側粘着層１８のヘイズ値が８０未満、好ましくは７０以下であれば拡散剤３０の凝集によるスジなどの外観不良が生じないことが実験により確認できた。

なお、表面拡散層１２、上側粘着層１４、及び下側粘着層１８のヘイズ値は同一である必要はない。すなわち表面拡散層１２、上側粘着層１４、及び下側粘着層１８への拡散剤３０の添加量は、それぞれに拡散剤３０の凝集によるスジなどの外観不良を生じない範囲であれば、いかなる組み合わせであってもよい。表面拡散層１２、上側粘着層１４、及び下側粘着層１８への拡散剤３０の添加量がいかなる組み合わせの場合であっても、反射型スクリーン１０の拡散性能が向上することは明らかである。

また、拡散剤３０の粒径と表面拡散層１２及び粘着層１４、１８の拡散性能の関係は以下のようになる。拡散剤３０の屈折率と、表面拡散層１２及び粘着層１４、１８のバインダーの屈折率をそれぞれ同一にし、且つ添加重量部を一定にした場合、拡散剤３０の粒径が小さいほど表面拡散層１２及び粘着層１４、１８の拡散性は大きくなる。すなわち、表面拡散層１２及び粘着層１４、１８のヘイズ値が高くなり、ひいては反射型スクリーン１０の拡散性が向上する。粒径の範囲は、平均粒径が１μｍ〜２０μｍであり、５μｍ程度が好ましい。粒径が大きくなるほど粘着層１４、１８のコーティング性が低下する。粘着層１４、１８の厚さは２５μｍ〜３５μｍ程度、そして表面拡散層１２の厚さは例えば８０μｍ程度なので、拡散剤３０はこれらより十分小さい必要がある。

一方、拡散剤３０の屈折率と表面拡散層１２及び粘着層１４、１８の拡散性能の関係は以下のようになる。拡散剤３０の粒径及び添加重量部を一定にした場合、拡散剤３０と表面拡散層１２及び粘着層１４、１８のバインダーの屈折率の差が大きいほど表面拡散層１２及び粘着層１４、１８の拡散性が大きくなる。すなわち各層のヘイズ値が高くなり、ひいては反射型スクリーン１０の拡散性が向上する。なお、拡散剤３０の屈折率は、１．４から１．６程度である。例えば、本実施例で拡散剤３０として用いたシリコーンフィラーの屈折率は１．４２であり、バインダーとして用いたアクリル系粘着剤の屈折率は、１．４７から１．４９である。

図４から図８は、反射型スクリーン１０の光学特性を向上させる光学機能層を追加する実施例を示す。図４から図７は、反射型スクリーン１０の層構成の一部に透過する光の一部を吸収する吸収層４０を追加する実施例を示す。図８は、アルミ箔反射層２０の反射率を向上させる増反射層５０を追加する実施例を示す。なお、図４から図８に示す実施例は、上側粘着層１４及び下側粘着層１８のいずれもが拡散剤３０を含む場合の形態を示すが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、上側粘着層１４及び下側粘着層１８の一方が拡散剤３０を含んでいる形態であってもよい。

図４に示す反射型スクリーン１０は、アルミ箔反射層２０と下側粘着層１８の間に吸収層４０を備える。吸収層４０は、粘着剤もしくは接着剤に黒色染料もしくは黒色顔料からなる光吸収剤を分散して含み、アルミ箔反射層２０の表面にコーティングして設ける。光吸収剤は、黒色染料よりも黒色顔料を用いた方が耐光性に優れるので好ましい。吸収層４０は、５０％から８０％程度の可視光透過率を有する。吸収層４０は、照明光等の外光やスクリーン内で起きる多重反射光などの迷光を吸収することにより、視覚上、映像のコントラストを上昇させることができる。以下、吸収層４０が視覚上のコントラストを向上させる原理について説明する。

吸収層４０は、外光や明光だけでなく、プロジェクターから直接入射する白映像と黒映像をも一様に（１００−透過率（％））％だけ吸収する。この場合、人間の目の特性上は、映像のコントラストが向上したと感じる。たとえば、白映像の明るさを１００、黒映像の明るさを１０とし、吸収層４０の透過率を５０％とすると、吸収層４０を透過した映像の明るさは、物理量で白映像が５０、黒映像が５になる。ここで、人間の感覚量は、物理量に対しＬｏｇ関数で表せることが知られている。この法則はウェバーヒフナー則と呼ばれ、Ｓ（感覚量）＝ＬｏｇＰ（物理量）＋Ｃである。ここで、Ｃは０とし、上記の物理量を代入すると、物理量が１００（白映像）と１０（黒映像）の場合、感覚量は、２（白映像）と１（黒映像）となる。すなわち感覚量のコントラストは２：１である。一方、物理量が５０（白映像）と５（黒）の場合、感覚量は、１．７（白映像）と０．７（黒映像）になる。この場合の感覚量のコントラストは１．７：０．７＝２．４：１である。すなわち、感覚量で２：１のコントラストである映像が、吸収層４０の作用により２．４：１に上昇する。

吸収層４０は、図５に示すように、偏光板１６と下側粘着層１８の間に設けられてもよい。あるいは、図６に示すように、上側粘着層１４と偏光板１６の間に設けられてもよい。あるいは、図７に示すように、表面拡散層１２と上側粘着層１４の間に設けられてもよい。図５ないし図７のいずれの位置に設けられても図４に示した実施例と同様の効果を奏する。

なお、図４から図７に示した吸収層４０を設ける代わりに、上側粘着層１４及び下側粘着層１８の少なくとも一方に光吸収剤を分散させ、透過する光の一部を吸収させてもよい。この場合、光吸収剤を添加する上側粘着層１４又は下側粘着層１８の可視光透過率が５０％から８０％となる程度の量で光吸収剤を添加することが好ましい。このように上側粘着層１４及び下側粘着層１８の少なくとも一方に光吸収剤を分散させ、透過する光の一部を吸収させることにより、図４から図７に示した吸収層４０と同様の効果、すなわち反射型スクリーン１０の視覚上のコントラストを向上させる効果を得ることができる。

図８は、反射型スクリーン１０の第８実施例を示す断面図である。本実施例の反射型スクリーン１０は、アルミ箔反射層２０と下側粘着層１８の間に、アルミ箔反射層２０のヘアーライン状の凹凸の高さよりも薄い増反射層５０をさらに備える。増反射層５０は、アルミ箔反射層２０のヘアーライン状の凹凸による光拡散効果を阻害することなく、反射率を上昇させる。増反射層５０は、例えば銀薄膜層である。銀薄膜層の製造方法としては、アルミ箔反射層２０上にスパッタ法や蒸着法で１０００Å程度の銀薄膜を形成する。銀はアルミに比べ１０％程反射率が高い。実験によれば、反射型スクリーン１０のスクリーンゲインが約２０％向上した。銀薄膜の表面にはさらにウレタン系の透明樹脂をコーティングしてもよい。これにより、銀薄膜の空気暴露を防ぎ、腐食を防止することができる。

また、増反射層５０は、誘電体多層膜であってもよい。誘電体多層膜は、いずれも緑の波長の１／４の厚みを持つ低屈折率薄膜と低屈折率薄膜よりも屈折率が高い高屈折率薄膜とを交互に積層して有する。これにより、映像光の波長領域の中心である緑の光を中心に反射率を上昇させることができる。当該誘電体は、アルミ箔反射層２０の表面に、スパッタ法などで誘電体の薄膜を積層する。誘電体多層膜の層構成は、例えば、低屈折率膜/高屈折率膜/低屈折率膜/高屈折率膜である。低屈折率膜の一例は、屈折率１．３８のＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）であり、高屈折膜の一例は、屈折率２．２のＣｅＯ_２（酸化セリウム）である。低屈折率膜及び高屈折率膜の膜厚はいずれも緑の波長の１／４、すなわち５５０（ｎｍ）／４≒１４０（ｎｍ）程度である。実験によれば、このような誘電体多層膜を増反射層５０として設けた場合、反射型スクリーン１０の反射率を１０％程度向上させた。

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、明るく視野角の広い映像を表示する反射型スクリーン１０を低コストで実現することができる。

反射型スクリーン１０の第１実施例を示す断面図である。 反射型スクリーン１０の第２実施例を示す断面図である。 反射型スクリーン１０の第３実施例を示す断面図である。 反射型スクリーン１０の第４実施例を示す断面図である。 反射型スクリーン１０の第５実施例を示す断面図である。 反射型スクリーン１０の第６実施例を示す断面図である。 反射型スクリーン１０の第７実施例を示す断面図である。 反射型スクリーン１０の第８実施例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 反射型スクリーン
１２ 表面拡散層
１４ 上側粘着層
１６ 偏光板
１８ 下側粘着層
２０ アルミ箔反射層
２２ 基材
３０ 拡散剤
４０ 吸収層
５０ 増反射層

Claims (10)

1. 偏光を反射する反射型スクリーンであって、光源に遠い側から順に、
   入射光を反射する反射層と、
   粘着剤からなる下側粘着層と、
   偏光を透過させる偏光板と、
   粘着剤からなる上側粘着層と、
   拡散剤を含み、入射光の一部を拡散して透過させると共に、前記入射光の他の一部を表面で拡散反射する表面拡散層と
   を備え、
   前記下側粘着層は、内部に拡散剤を分散して含む反射型スクリーン。
2. 偏光を反射する反射型スクリーンであって、光源に遠い側から順に、
   入射光を反射する反射層と、
   粘着剤からなる下側粘着層と、
   偏光を透過させる偏光板と、
   粘着剤からなる上側粘着層と、
   内部に拡散剤を分散して含み、入射光の一部を拡散して透過させると共に、入射光の他の一部を表面で拡散反射する表面拡散層と
   を備え、
   前記上側粘着層は、内部に拡散剤を分散して含む反射型スクリーン。
3. さらに前記下側粘着層は、内部に拡散剤を分散して含む、請求項２に記載の反射型スクリーン。
4. 前記上側粘着層及び前記下側粘着層の少なくとも一方は光吸収剤を分散して含み、透過する光の一部を吸収する、請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーン。
5. 前記表面拡散層と前記上側粘着層の間に、透過する光の一部を吸収する吸収層を更に備える請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーン。
6. 前記上側粘着層と前記偏光板の間に、透過する光の一部を吸収する吸収層を更に備える請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーン。
7. 前記偏光板と前記下側粘着層の間に、透過する光の一部を吸収する吸収層を更に備える請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーン。
8. 前記下側粘着層と前記反射層の間に、透過する光の一部を吸収する吸収層を更に備える請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーン。
9. 前記反射層は、光を拡散反射する凹凸を有し、
   前記下側粘着層と前記反射層の間に、前記凹凸の高さよりも薄い銀薄膜層を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーン。
10. 前記下側粘着層と前記反射層の間に、いずれも緑の波長の１／４の厚みを持つ低屈折率薄膜と前記低屈折率薄膜よりも屈折率が高い高屈折率薄膜とを交互に積層して有する誘電体多層膜を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の反射型スクリーン。

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