JP2007525710A - ディスプレイスクリーン - Google Patents

Abstract

広視野角と正確な３Ｄ画像の両方を達成することができる表面特徴を有する投影スクリーンを含む組立体およびその製造方法を提供することを目的とする。本発明は、投影スクリーンに使用される組立体であって、金属反射面と、２つの異なる方向に偏光された光における前記金属反射面の反射率の差の量を減少させるための該金属反射面上に形成される層と、を含む組立体である。前記層は、光の２つの偏光に対する前記組立体の反射率の差の量を減少させる。前記金属反射面の上の層は、５０から２００ｎｍの基準厚さを有する。

Description

この記述はディスプレイスクリーンに関する。

例えば、投影スクリーンは、異なる偏光を有する光を使用した２つの画像をそのスクリーンに投影することによって３次元（３Ｄ）画像を見るために使用されることができ、それぞれの画像は、そのシーンの前にいる仮想の視聴者の左右の目の一方で見られるシーンの画像を表す。投影スクリーンの前の視聴者は、２つの画像の一方のみがそれぞれの目まで通過することを可能にする偏光接眼レンズ（アイピース）を身につける。これは視聴者の左右の目が異なった見地からのシーンを見ることを可能にし、３Ｄシーンの錯覚を作り出す。

典型的なスクリーンで投影光は視聴空間の後方に向けて散乱され、そして、ある範囲の視角から見ることが可能である。

広視野角と正確な３Ｄ画像の両方を達成することができる表面特徴を有する投影スクリーンを含む組立体およびその製造方法を提供することを目的とする。

一般に、一形態において、本発明は、投影スクリーンに使用される組立体であって、金属反射面と、２つの異なる方向に偏光された入射光に対する前記金属反射面の反射率の差の量を減少させるための前記金属反射面の上の層と、を含む組立体を特徴とする。

実施形態は、以下の特徴の１つまたはそれ以上を含んでもよい。前記層は、光の２つの偏光に対する前記組立体の反射率の差の量を減少させる。前記金属反射面の上の層は、５０から２００ｎｍの基準厚さを有する。前記金属反射面の上の層は、６０から７０ｎｍ、又は、１７０から１９ｎｍの基準厚さを有する。前記金属反射面の上の層は、酸化物、酸化珪素、二酸化珪素または二酸化チタンのうち少なくとも何れか１つを含む。前記層は、前記金属反射面より硬い保護層を含む。鉛筆硬度計を用いて前記保護層に隣接した前記組立体の側部から測定した前記組立体は、ＨＢより高い硬度を有する。前記金属反射面は、２００ｎｍ未満の厚さを有する。前記金属反射面は、アルミニウム、銀、チタン及びニオブのうち少なくとも１つを含む。前記金属反射面は、前記投影スクリーンに使用される際に、投影される画像を受ける前記組立体の少なくとも一部を覆う。前記金属表面の上の層は、前記金属反射面の５０％より多くを覆う。前記組立体は、前記金属反射面を支持する基材も含む。前記基材は、前記基材表面の表面角度を特定の方向に沿って測定した時、２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合が５％より大きいような表面特徴を有する。前記表面特徴は、０．５から５００μｍの範囲の寸法を有する。前記表面特徴は、１から１００μｍの範囲の寸法を有する。４０から９０度の範囲の表面角度と−９０から−４０度の範囲の表面角度の割合は、５％未満である。前記表面特徴は、１から１００μｍの範囲の寸法を有する。前記金属反射面の上の層は、複数の副層を含む。前記組立体は、耐汚染性を改善するための他の層もさらに含む。前記耐汚染性を改善するための層は、シリコーンと過フッ化炭化水素の少なくとも何れか一方を含む。

一般に、一形態において、本発明は、投影スクリーンに使用される組立体であって、金属反射面；前記金属反射面の上の保護層であって、前記金属反射面で反射された光の偏光解消を減少させる特定の材料と厚さを有するところの保護層；前記金属反射面を支持する基材であって、前記金属反射面は、前記金属反射面の表面角度を特定の方向に沿って測定した時、２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０殿範囲の表面角度の割合が５％より大きい表面特徴を有し、前記表面特徴が１から１００μｍの範囲の寸法を有するところの基材；を含む組立体を特徴とする。

実施形態は、以下の特徴の１つまたはそれ以上を含んでもよい。前記基材、前記金属反射面及び前記保護層の結合体は、鉛筆硬度計を用いて前記保護層の表面から測定された硬度がＨＢより大きい硬度を有する。

一般に、一形態において、本発明は、投影スクリーンに使用される装置であって、表面の表面角度を特定の方向に沿って測定した時、２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合が５％より大きく、４０から９０度の範囲の表面角度と−９０からー４０度の範囲の表面角度の割合が５％未満であり、前記表面が４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長を有する光において７０％より大きい反射率を有する表面特徴であって、１ｍｍより小さい寸法を有するところの表面特徴を有する表面と、前記表面を支持する基材と、を有する装置を特徴とする。

実施形態は、以下の特徴の１つまたはそれ以上を含んでもよい。前記表面特徴は、１から１００μｍの範囲の寸法を有する。また、前記表面を支持するための基材がある。前記基材は、プラスチックの上に形成されたプラスチックまたは高分子コーティングを含む。前記表面は、金属反射面を含む。２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合は、１０％より大きい。４０から９０度の範囲の表面角度と−９０から−４０度の範囲の表面角度の割合は、２．５％未満である。５０から９０度の範囲の表面角度と−９０から−５０度の範囲の表面角度の割合は、３％未満である。前記装置の反射率は、−３２から３２度の間の視角において５０％より大きい。

一般に、一形態において、本発明は、金属反射面を有する投影スクリーンと、前記金属反射面上の酸化珪素の保護層と、を有する装置を特徴とする。

実施形態は、以下の特徴の１つまたはそれ以上を含んでもよい。酸化珪素の保護層は、５０から２００ｎｍの範囲の基準厚さを有する。

一般に、一形態において、本発明は、投影スクリーンに使用される組立体を製造するための方法であって、金属反射面を準備し、偏光の２つのモードにおいて前記組立体の反射率の差の量を減少させるために前記金属反射面の上に層を配置する方法を特徴とする。

実施形態は、以下の特徴の１つまたはそれ以上を含んでもよい。前記偏光の２つのモードは、第１方向に沿って直線偏光された光である第１モードと、第２方向に沿って直線偏光された光である第２モードと、を含み、前記第２方向は前記第１方向に垂直である。前記金属反射面の上の層は、前記金属反射面の組立体より硬い保護層を含む。耐汚染性を改善するために前記保護層の上に他の層が配置される。また、追加の層は、同じく洗浄溶剤に対する抵抗を改善する。投影スクリーンの表面の反射率が−３２から３２度の間の水平視角において０度における反射率と比較して５０％より大きく、偏光解消の量が１％未満であるように構成された表面特徴とコーティングを有する投影スクリーン上に画像が投影される。前記表面の表面角度を特定の方向に沿って測定した時、２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合が５％より大きく、９０から４０度の範囲の表面角度と−９０から−４０度の範囲の表面角度の割合が５％未満であるように、前記表面特徴が構成される。前記表面特徴は、１から１００μｍの範囲の寸法を有する。

本発明の他の特徴と利点は、詳細な説明と特許請求の範囲から明らかになるであろう。

図１は、室内で使用される投影スクリーンを示す。図２は、スクリーンの概略側面図を示す。図３、６、８は、顕微鏡写真である。図４は、表面の隆起部（バンプ）を示す。図５、７、９は、確率密度プロットを示す。図１０、１２は、表面で反射した光を示す。図１１、１３は、ｓ偏光とｐ偏光の反射率を示す。図１４は、スクリーンの概略側面図である。図１５、１６は、スペクトル曲線を示す。図１７は、偏光分離曲線を示す。

図１に示されるように、投影スクリーン１００は、２Ｄ画像と３Ｄ画像（または一連の画像である映像）を見るために適している。３Ｄ画像を見るために、投影機１０２は、第１方向に偏光された光を用いて左目を対象とした画像を投影し（例えば、その偏光ベクトルは、左回り（反時計回り）に垂直から４５度傾けられることができる）、また、第２方向に偏光された光を用いて右目を対象とした関連する画像を投影する（例えば、その偏光ベクトルは、右回り（時計回り）に垂直から４５度傾けられることができる）。そのスクリーン１００の前に座っている視聴者１０４は、偏光接眼レンズ１１０が付いているゴーグル１０６を装着しており、その偏光接眼レンズ１１０は、その視聴者の左と右の目が、それぞれ左と右の目を対象とする画像を見ることを可能にし、それぞれ右と左の目を対象とする画像を見ないようにすることを可能にする。フロントスピーカー１０８とリアサラウンドスピーカー（不図示）のセットは、サラウンドサウンド効果を提供する。投影スクリーン１００は、そのスクリーンが広い視角と正確な３Ｄ画像の両方を達成することを可能にする表面特徴（以下に記述された）を有する。

図２に示されるように、いくつかの例では、投影スクリーン１００は艶消面１２２を有する基材１２０を含む。ある場合には、基材１２０は、コネチカット州スタンフォードにあるロスコ研究所有限会社（Rosco Laboratories Inc.）から市販されているＲｏｓｃｏ１１６または３０２６と呼ばれる製品である。その基材は、例えばプラスチックの上にプラスチックまたは高分子コーティングされたものであってもよい。約５０ｎｍの厚さを有するアルミニウムの反射層１２４は、その基材１２０上にスパッタされる。その金属は、そのスクリーンを構成する基材の全体を覆うようにスパッタされてもよく、その基材の一部のみを覆うようにスパッタされてもよい。その反射層１２４は薄いので、反射層１２４の表面１２６は、一般に表面１２２に従い（コンフォーマルになり）、同様の表面特徴を有するだろう。例として、反射層１２４は、可視スペクトル（主に４００ｎｍから７００ｎｍ）の入射光の８０％以上を反射し、その残りは吸収される。あるいは、望ましい形状の表面特徴を有するが、基材の表面に従わない反射層を形成することが可能であるかもしれない。

約５０から２００ｎｍの厚さの基準厚さを有する酸化珪素の保護層１２８は、反射層１２４上に堆積される。基準厚さとは、コーティングが粗い基材に施されるのと同時にコーティングされる滑らかな基材上の厚さを意味する。粗い基材のコーティングの実際の厚さは、位置によって変化し、粗い基材の平均厚さは、基準厚さより小さいだろう。保護層１２８は、反射層１２４より硬く、反射層上における引っかき傷の発生を減らすことができる。例えば、Ｒｏｓｃｏ３０２６基材上のアルミニウム反射層の硬度は、“６Ｂ”より小さいかもしれなく（鉛筆硬度計を用いて）、一方、Ｒｏｓｃｏ３０２６基材上に保護層を有するアルミニウム反射層の硬度は、“Ｆ”であるかもしれない。他の例において反射層と保護層の硬度は、異なっているかもしれない。以下に記述されるように、酸化珪素の保護層１２８は、偏光解消（デポラリゼーション）を減少させ、より鮮明な３Ｄ画像をもたらす。

図３に示された３次元のグラフ１３０は、原子間力顕微鏡（デジタルイントルメント（Digital Instruments）社製の“Nanoscope”）を用いて、投影スクリーン１００の一部の表面走査から生成される。ｚ軸１３９はｘ軸１３６とｙ軸１３８の上の特定の座標において表面１２２の上のポイントの高さを表す。その走査領域は、１００×１００μｍ^２であり、測定された点の数は、ｘ軸とｙ軸方向に共に５１２個であった。その表面１２２は、様々な方向に広く光を反射させる様々な角度の面を有する“隆起部（バンプ）”や“凹部（クレビス）”を有する。

図４に示されるように、隆起部（バンプ）１３２の例は、基材１２０の基準面１４０の上に示される（例えば、基準面は、基材の底面にあってもよい）。使用中、投影スクリーン１００は、図１に描写されるように起伏があるが平らに見えるかもしれないし、または、ドーム劇場で使用される場合は、湾曲（及び起伏がある）しているかもしれない。基準面１４０は、スクリーンの湾曲が小さい局所領域における基材１２０の平面を表す。表面１２２のポイントＰにおける表面角度は、基準面１４０に対する表面法線ベクトル１３６と１３８の間の角θとして定義される。いくつかの例では、その表面１２２の５％以上は、その絶対値が２０から４０度の範囲にある表面角度を有し、その表面１２２の５％以下は、その絶対値が４０から９０度の範囲にある表面角度を有する。

図５において、グラフ１５０は、表面１２２上で測定された表面角度の確率密度を示す。グラフ１５０は、図３に示された原子間力顕微鏡の走査から得られる。横軸１６０は表面の角度を表し、縦軸１６２は角度毎の確率密度を表す。曲線１５２と１５４は、それぞれｘ軸とｙ軸に沿って測定された表面角度の確率密度を示す。

もし曲線１５２（または１５４）の下の全体領域を表面１２２において“１”であると標準化すれば、２０から４０度の範囲の角度と−４０度から−２０度の範囲の角度における曲線１５２（または１５４）の下の領域１５６は、０．０５より大きくなり、４０から９０度の範囲の角度と−９０から−４０度の範囲の角度における曲線１５２（または１５４）の下の領域１５８は０．０５未満になる。２０度から４０度の範囲の表面角度と−４０度から−２０度の範囲の表面角度を有する表面領域の量は、全表面領域の５％より大きいので、投影スクリーン１００は、光度がある閾値（０度の視角で存在する強度の５０％のような）以上である、より広い視角を達成することができる。

同時に、表面１２２において、４０から９０度の範囲の表面角度と−４０度から−９０度の範囲の表面角度を有する表面領域の合計は、偏光解消の量を減少させるために表面領域全体の５％以下に維持される。反射後にｓ偏光の入射光線がｐ偏光要素を含む場合（または、反射後にｐ偏光の入射光線がｓ偏光要素を含む場合）、偏光解消は起こる。ｓ偏光は入射面に垂直な方向に偏光された光を表し、ｐ偏光は入射面に平行な方向に偏光された光を表す。入射面は、入ってくる光線と反射した光線の両方を含む平面として定義される。ｓ偏光とｐ偏光における反射率に比較的大きな相違があるので、−９０度からー４０度の範囲の表面角度または４０度から９０度の範囲の表面角度を有する表面領域は、偏光解消を引き起こす傾向がある。この例では、ｓ偏光やｐ偏光を参照するけれども、他の例ではその偏光は異なったものになり得る。

垂直から時計方向に４５度傾いた偏光ベクトルを有するような、ある特定の方向に偏光された光を用いて投影機１０２が画像を投影する際、スクリーン１００上にある隆起部（バンプ）の傾いた表面上への入射光は、入射点の表面に対するｓ偏光要素とｐ偏光要素を有するかもしれない（その光は、入射面に対して完全に平行であったり、垂直であったりしないので）。もしｓ偏光とｐ偏光における反射率が同じであれば、反射光のｓ偏光要素とｐ偏光要素は、入ってくる光と同様に偏光ベクトルを有する反射光を共同して作り出すだろう。しかしながら、もしｓ偏光とｐ偏光における反射率が異なれば、反射光のｓ偏光要素とｐ偏光要素は、入ってくる光とは異なる偏光ベクトルを有する反射光を共同して作り出すだろう。

表面１２２は、散乱無しに拡散反射（乱反射）を作り出すために主として１マイクロメートル（μｍ）から１００μｍの範囲の寸法の表面特徴を有し、それによって重大な偏光解消なしに広い視角を有する。表面１２２が水平に置かれると仮定して、表面特徴の寸法は、隣接する隆起部（図１４に示されるように）のピーク間の水平距離“ｐ”で表される隆起部（または凹部）の大きさを参照する。そのスクリーン上に目に見える点（スポット）がないように、表面特徴は、主として１００μｍより小さい。表面特徴は、偏光解消を生じさせる傾向にある光散乱を避けるために、主として１μｍ（可視光の波長より大きい）より大きい。表面１２２は、あるピークと近接する凹部（クレビス）との間の垂直距離“ａ”を有し、その距離も１から１００μｍの範囲である。グラビア印刷は、１から１００μｍの範囲の表面特徴を有する拡散表面を形成するために使用されてもよい。大部分が光散乱を生じる小さな表面特徴（１μｍより小さい）になる傾向があるけれども、研磨（アブレージョン）も拡散表面を形成するために使用されてもよい。

左目を対象とする画像が右目によって部分的に見られるかもしれず、逆もまたしかりなので、偏光解消が３Ｄ画像の鮮明度に影響を与え、結果としてゴースト像をもたらす。４０から９０度の範囲の表面角度と−４０から−９０度の範囲の表面角度を有する表面領域の量を全表面領域の５％より小さく維持することによって、ゴースト像は、容易に視聴者１０４に認識できないレベルに下げられることができる。

減少した偏光解消とより広い視角の間の交換（トレードオフ）は、上述の範囲内にある表面角度の種々の選択された割合によって影響を受けるかもしれない。表面１２２は、選択された割合に適合する種々の方法で構成されるかもしれない。例として特定の基材材料が使われたが、他の基材材料が他の表面の凹凸（不規則性）とその不規則性の分布を用いて選択された割合を達成してもよい。

しかしながら、少なくとも投影スクリーン１００の表面１２２の特性と異なる特性を有する幾つかの投影スクリーン表面がスクリーン１００の利点のすべてを達成しないかもしれない。

例えば、図６と図７は、表面１２２より多くのより大きい表面角度を有する表面領域を有するスクリーン表面の測定から得られるグラフを示す。他方、図８と図９は、表面１２２ほど大きい表面角度を有していない表面領域を有するスクリーン表面の測定から得られるグラフを示す。

図６のグラフ１７０（原子間力顕微鏡法の表面走査から生成された）は、４０から９０度の範囲の表面角度と−９０から−４０度の範囲の表面角度を有する表面領域の量が投影スクリーン１００の表面１２２のそれより大きい表面１７２を表す。図７において、グラフ１８０は、その表面１７２（図６参照）を横断して測定した表面角度の確率密度を示す。曲線１８２と１８４は、それぞれｘ軸とｙ軸に沿って測定された表面角度の確率密度を表す。曲線１５２と１５４（図３参照）に対する曲線１８２と１８４の比較から、表面１７２の表面領域のより広い部分（この場合、約１０％）が、図４と図５のスクリーンと比較して−９０から−４０度の範囲または４０から９０度の範囲の表面角度（曲線１８２と１８４の下にある領域１８６で表される）を有するこが分かる。これがより良い視角をもたらす（より多くの光がより広い角度に拡散されるので）一方で、偏光解消の量はより大きくなり、その結果、スクリーンの３Ｄ効果を低下させるゴースト像をもたらす。

図８のグラフ１９０（原子間力顕微鏡法の表面走査で生成された）は、２０から４０度の範囲の表面角度と−２０から−４０度の表面角度を有する表面領域の割合が投影スクリーン１００の表面１２２のそれよりも小さい表面１９２を表す。図９のグラフ２００は、表面１９２を横断する測定された表面角度の確率密度を示す。曲線２０２と２０４は、それぞれｘ方向とｙ方向に沿って測定された表面角度の確率密度を表す。曲線１５２と１５４（図３参照）に対する曲線２０２と２０４の比較から、表面１９２の表面領域のより小さな割合（この場合、約２％）が、−４０から−２０度の範囲の表面角度または２０から４０度の表面角度（曲線２０２または２０４の下にある曲線２０６で表される）を有することが分かる。投影された光が表面から反射され、入射角は平均してより小さくなるので、これはより小さい量の偏光解消（表面１７２と比較して）をもたらす。しかしながら、投影された光のより広い部分が狭い範囲の角度内で反射されるので、視角は減少され、それによって、視聴者がそのスクリーン上で均一に照射された３Ｄ画像を十分に見ることができる位置の範囲は制限される。これは画像の中心が非常に明るく、端部が比較的薄暗い（ぼんやりした）「ホットスポット」をもたらすかもしれない。

図１０を参照すると、ｓ偏光要素とｐ偏光要素とを有する入射光２２２は、アルミニウム層２２０の表面で反射され、そのｓ偏光要素とｐ偏光要素との反射率は様々な入射角θにおいて異なるかもしれない。ｓ偏光要素はドットで表され、ｐ偏光要素は線分で表される。図１１を参照すると、グラフ２１０は、その光がアルミニウム層２２０の平滑面で反射されるときの異なる入射角θにおいてそれぞれｓ偏光とｐ偏光の反射率のシミュレーションを表す曲線２１２と２１４を含む。そのシミュレーションは、オレゴン州ポートランドにあるソフトウェアスペクトル社（Software Spectra, Inc.）のＴＦＣａｌｃソフトウェアを使用して実行された。そのシミュレーションにおける光の波長は、５５０ｎｍである。入射角θが小さい場合、ｓ偏光要素とｐ偏光要素の反射率は類似する。しかしながら、入射角θが増加すると、反射率の差も増加する。入射角θが約８０度であるとき、反射率の差は１５％より大きくなりえる。この差（偏光分離（スプリット）と呼ばれる）は、偏光解消を引き起こし、その結果、ゴースト像をもたらす。

ｓ偏光要素とｐ偏光要素の反射率の差は、図１２に示されるように、酸化珪素（ＳｉＯ）２２６の薄層を反射アルミニウム層２２０に適用することによって減らされることができる。ＳｉＯはアルミニウムと共に偏光スプリットを防止するようによく機能することができる屈折率（ｎ＝１．５５）を有するから、ＳｉＯは効果的である。図１３を参照すると、グラフ２３２は、光がその酸化珪素層とアルミニウム層２２６、２２０で反射される時における、異なる入射角θでそれぞれｓ偏光とｐ偏光の反射率のシミュレーションを表す曲線２２８と２３０を含む。光の波長は５５０ｎｍであり、酸化珪素層２２６の厚さは６７ｎｍであり、アルミニウム層の厚さは約５０ｎｍより大きい。曲線２２８、２３２はで十分に重なっており、それは、偏光解消が無視してもよいくらいまで減少されるであろうことを意味する。図１５は、０度の入射角において層の同じ組み合わせにおけるスペクトル曲線である。

もう１つのシミュレーションにおいて、可視光の反射が増加する一方で、１８０ｎｍの厚さを有する酸化珪素の層が同じく、偏光解消を減らすことが示された。図１６は、０度の入射角において５０ｎｍのアルミニウムの上に形成された１８０ｎｍの酸化珪素層におけるスペクトル曲線である。図１７は、５５０ｎｍの波長において層のその組み合わせにおける偏光スプリット曲線を示す。

図１２で、光２２２が酸化珪素層の表面で反射することが示される。酸化珪素は可視光線に対して透過性であるので、光２２２が反射される前に、その光２２２は実際に酸化珪素層２２６とアルミニウム層２２０の両方と相互作用する。

特定の厚さを有する酸化珪素の単層を使用することは、特定の波長（言い換えれば、狭い範囲の波長）を有する光の偏光解消を効果的に減少させることができるが、他の波長においては、それほど効果的でない。多層のコーティングは、より広い範囲の波長のために偏光解消を減らすために使われることができる。

投影スクリーンのコーティングと層に関する追加情報は、この出願と同日に出願され、“Selective Reflecting”というタイトルが付され、ここで参照することによってその記載が完全に本願に含まれる米国特許出願に記述されている。

図１１と１３に示されるシミュレーションは、平滑なアルミニウム層２２０と酸化珪素層２２６の表面に基づいていたけれども、もしその表面が図３に示される表面のように粗くても、酸化珪素層２２６のためにｓ偏光要素とｐ偏光要素の反射率の相違の減少は生じるだろう。平滑面におけるその計算は、隆起部（バンプ）が非常により小さいスケールでかなり滑らかである限り、隆起部（バンプ）の小さい部分を代表することができる。

典型的なリビングルームで使用される投影スクリーンにおいて、引っかき傷を減少させるために、投影スクリーンの表面が“ＨＢ”（鉛筆硬度計に基づく）より大きい硬度を有することは有用である。例えば、酸化珪素の保護層１２８は、“Ｆ”の硬度を達成する。

ホームシアター用に十分に広い視角を達成するために、いくつかの例では、−３２から３２度の視角における反射光強度は、直接見られるとき（すなわち、視角が０であるとき）の反射した光の強度の５０％より大きい。いくつかの例では、３２度の視角における反射光強度が、直接見られるときの反射した光の強度の約６５％であるように、表面１２２は設計されるかもしれない。

逆に、偏光解消の量を１％以下に維持することは有用である。偏光解消は次のように測定されることができる。垂直偏波を有する光を用いてスクリーン上に画像が投影される。線形偏光子（リニアポーラライザー）は、垂直に位置調整されており、検出器の前に配置される。検出器は、その垂直に位置調整された偏光子を通過する反射光の強度Ｉ_１を測定する。それから、水平に位置調整されるように、線形偏光子は９０度回転される。検出器は、その水平に位置調整された偏光子を通過する反射光の強度Ｉ_２を測定する。比率Ｉ_２／Ｉ_１は、偏光解消の量を表す。Ｒｏｓｃｏ３０２６基材上に形成されたアルミニウム反射層の上に酸化珪素の保護層１２８を含む設計は、０．７９％にも上る偏光解消の量を減少させることができる。偏光解消は、波長にそれほど強く影響されない。

表１は、３つの投影スクリーン、すなわち、投影スクリーン１００、投影スクリーンＡ、投影スクリーンＢの特性を纏めたものである。投影スクリーンＡとＢは、３Ｄ画像のために設計された市販のスクリーンの例である。投影スクリーン１００において、反射層１２４は、図３に示されるような表面プロファイルを有する。スクリーン１００は、反射層の上に酸化珪素の保護層１２８を含む。より高い表面角度を有する領域上で基準厚さはより小さくなるけれども、酸化珪素の保護層１２８は、１３４ｎｍの基準厚さを有する。投影スクリーンＡは、図８に示されるプロファイルを有する金属ベースの反射面を有し、その反射面の上に保護コーティングを有しない。投影スクリーンＢは、金属ベースの反射面を有し、その反射面の上に保護コーティングを有しない。

表１から、投影スクリーン１００がより広い視角を有し、投影スクリーンＡとＢより実質的に高い偏光解消を有しない、ということが分かる。スクリーン１００も許容範囲にある硬度“Ｆ”を有する。

シリコーンまたは過フッ化炭化水素（フルオロカーボン）のコーティングは、耐汚染性を改善するために投影スクリーン１００の保護層１２８の上に加えられることができる。投影スクリーン１００の光学特性に重大な影響を与えないように、コーティングは、約１から５ｎｍの厚さを有するように薄くされることもできる。シリコーンまたは過フッ化炭化水素層は、汚染物がコーティングの細孔に入るのを防止し、投影スクリーン１００の表面がより容易に清浄にされることを可能にする。

いくつかの例が以上で検討されてきたけれども、他の具現や適用も特許請求の範囲に含まれる。

より複雑なオプティカルコーティングは、可視光線で定義される範囲以上のＳとＰのスプリットを最小化させるために設計されることができる。例えば、次の設計は、５００から６００ｎｍの範囲を超えるＳとＰのスプリットの局所極小を達成する。

さらにもっと多くの層を有する設計は、波長の関数としてＳとＰのスプリットをさらに改善するために使用されることができる。

例えば、銀、クロム、チタン、ニオブ、または他の種類の金属は、反射層１２４に使用される材料としてアルミニウムと置換されてもよい。保護層１２４は、酸化珪素の他に、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）や二酸化チタン（ＴｉＯ_２）のような異なる材料を使用してもよい。異なる種類の酸化物が使用されるとき、保護層１２４の厚さは、減少される偏光解消の量を達成するために適宜に調整される。一般に、保護コーティングは、Ｒｏｓｃｏ３０２６のような拡散基材の上のアルミニウム上に堆積される場合に可視光線を通過させるために少なくともＦの鉛筆硬度を有し、水や他の溶媒に対して耐性があることが有用である。その厚さは、低指数材料より大きく、高指数材料より小さいに違いない。その厚さは、可視スペクトルの所望の部分で最大の反射を維持するように調整されることができる。

図３に示される表面プロファイルに類似する表面プロファイルを有する投影スクリーンは、伝統的な大きな劇場またはドーム劇場で使用されることができる。そのような大きな会場用において、そのスクリーンの反射面は、３２度の視角（水平）において反射光の強度が直接見られるときの反射光の強度の３０％より大きくなるように設計される。その金属反射層上の表面プロファイルとコーティングは、偏光解消の量が０.７％未満であるように設計される。

室内で使用される投影スクリーンを示す。 スクリーンの概略側面図を示す。 顕微鏡写真である。 表面の隆起部を示す。 確率密度プロットを示す。 顕微鏡写真である。 確率密度プロットを示す。 顕微鏡写真である。 確率密度プロットを示す。 表面で反射した光を示す。 ｓ偏光とｐ偏光の反射率を示す。 表面で反射した光を示す。 ｓ偏光とｐ偏光の反射率を示す。 スクリーンの概略側面図である。 スペクトル曲線を示す。 スペクトル曲線を示す。 偏光分離曲線を示す。

符号の説明

１００ 投影スクリーン
１０２ 投影機
１０４ 視聴者
１０６ ゴーグル
１０８ フロントスピーカー
１１０ 偏光接眼レンズ
１２０ 基材
１２２ 艶消面
１２４ 反射層
１２６ 反射層の表面
１２８ 保護層
１３０ ３次元グラフ
１３２ 隆起部
１３４ 凹部
１３６ ｘ軸
１３８ ｙ軸
１３９ ｚ軸
１４０ 基準面
２２０ アルミニウム層
２２２ 入射光
２２６ 酸化珪素層

Claims (40)

1. 投影スクリーンに使用される組立体であって、
   金属反射面と、
   ２つの異なる方向に偏光された入射光に対する前記金属反射面の反射率の差の量を減少させるための前記金属反射面の上の層と、を含む組立体。
2. 前記層は、光の２つの偏光に対する前記組立体の反射率の差の量を減少させる請求項１に記載の組立体。
3. 前記金属反射面の上の層は、５０から２００ｎｍの基準厚さを有する請求項１に記載の組立体。
4. 前記金属反射面の上の層は、６０から７５ｎｍ、又は、１７０から１９０ｎｍの基準厚さを有する請求項１に記載の組立体。
5. 前記金属反射面の上の層は、酸化物、酸化珪素、二酸化珪素または二酸化チタンのうち少なくとも何れか１つを含む請求項１に記載の組立体。
6. 前記層は、前記金属反射面より硬い保護層を含む請求項１に記載の組立体。
7. 鉛筆硬度計を用いて前記保護層に隣接した前記組立体の側部から測定した前記組立体は、ＨＢより高い硬度を有する請求項１に記載の組立体。
8. 前記金属反射面は、２００ｎｍ未満の厚さを有する請求項１に記載の組立体。
9. 前記金属反射面は、アルミニウム、銀、チタン及びニオブのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の組立体。
10. 前記金属反射面は、前記投影スクリーンに使用される際に、投影される画像を受ける前記組立体の少なくとも一部を覆う請求項１に記載の組立体。
11. 前記金属面の上の層は、前記金属反射面の５０％より多くを覆う請求項１に記載の組立体。
12. 前記金属反射面を支持する基材をさらに含む請求項１に記載の組立体。
13. 前記基材は、前記基材表面の表面角度を特定の方向に沿って測定した時、２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合が５％より大きいような表面特徴を有する請求項１２に記載の組立体。
14. 前記表面特徴は、０．５から５００μｍの範囲の寸法を有する請求項１３に記載の組立体。
15. 前記表面特徴は、１から１００μｍの範囲の寸法を有する請求項１３に記載の組立体。
16. ４０から９０度の範囲の表面角度と−９０から−４０度の範囲の表面角度の割合は、５％未満である請求項１３に記載の組立体。
17. 前記表面特徴は、１から１００μｍの範囲の寸法を有する請求項１６に記載の組立体。
18. 前記金属反射面の上の層は、複数の副層を含む請求項１に記載の組立体。
19. 耐汚染性を改善するための他の層をさらに含む請求項１に記載の組立体。
20. 前記耐汚染性を改善するための層は、シリコーンと過フッ化炭化水素の少なくとも何れか一方を含む請求項１９に記載の組立体。
21. 投影スクリーンに使用される組立体であって、
    金属反射面；
    前記金属反射面の上の保護層であって、前記金属反射面で反射された光の偏光解消を減少させる特定の材料と厚さを有するところの保護層；
    前記金属反射面を支持する基材であって、前記金属反射面は、前記金属反射面の表面角度を特定の方向に沿って測定した時、２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合が５％より大きい表面特徴を有し、前記表面特徴が１から１００μｍの範囲の寸法を有するところの基材；を含む組立体。
22. 前記基材、前記金属反射面及び前記保護層の結合体は、鉛筆硬度計を用いて前記保護層の表面から測定された硬度がＨＢより大きい硬度を有する請求項２１に記載の組立体。
23. 投影スクリーンに使用される装置であって、
    表面の表面角度を特定の方向に沿って測定した時、２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合が５％より大きく、４０から９０度の範囲の表面角度と−９０からー４０度の範囲の表面角度の割合が５％未満であり、前記表面が４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長を有する光に対して７０％より大きい反射率を有する表面特徴であって、１ｍｍより小さい寸法を有するところの表面特徴を有する表面と、
    前記表面を支持する基材と、を有する装置。
24. 前記表面特徴は、１から１００μｍの範囲の寸法を有する請求項２３に記載の装置。
25. 前記表面を支持するための基材をさらに含む請求項２３に記載の装置。
26. 前記基材は、プラスチックの上に形成されたプラスチックまたは高分子コーティングを含む請求項２５に記載の装置。
27. 前記表面は、金属反射面を含む請求項２３に記載の装置。
28. ２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合は、１０％より大きい請求項２３に記載の装置。
29. ４０から９０度の範囲の表面角度と−９０から−４０度の範囲の表面角度の割合は、２．５％未満である請求項２３に記載の装置。
30. ５０から９０度の範囲の表面角度と−９０から−５０度の範囲の表面角度の割合は、３％未満である請求項２３に記載の装置。
31. 前記装置の反射率は、−３２から３２度の間の視角において５０％より大きい請求項２３に記載の装置。
32. 金属反射面を有する投影スクリーンと、前記金属反射面上の酸化珪素の保護層と、を有する投影スクリーンを含む装置。
33. 前記酸化珪素の保護層は、５０から２００ｎｍの範囲の基準厚さを有する請求項３２に記載の装置。
34. 投影スクリーンに使用される組立体を製造するための方法であって、
    金属反射面を準備し、
    偏光の２つのモードに対する前記組立体の反射率の差の量を減少させるために前記金属反射面の上に層を配置する方法。
35. 前記偏光の２つのモードは、第１方向に沿って直線偏光された光である第１モードと、第２方向に沿って直線偏光された光である第２モードと、を含み、前記第２方向は前記第１方向に垂直である請求項３４に記載の方法。
36. 前記金属反射面の上の層は、前記金属反射面の組立体より硬い保護層を含む請求項３４に記載の方法。
37. 耐汚染性を改善するために前記保護層の上に他の層を配置することをさらに含む請求項３４に記載の方法。
38. 前記投影スクリーンの表面の反射率が−３２から３２度の間の水平視角において０度における反射率と比較して５０％より大きく、偏光解消の量が１％未満であるように構成された表面特徴とコーティングを有する投影スクリーン上に画像を投影することを含む方法。
39. 前記表面の表面角度を特定の方向に沿って測定した時、２０から４０度の範囲の表面角度と−４０から−２０度の範囲の表面角度の割合が５％より大きく、９０から４０度の範囲の表面角度と−９０から−４０度の範囲の表面角度の割合が５％未満であるように、前記表面特徴が構成された請求項３８に記載の方法。
40. 前記表面特徴は、１から１００μｍの範囲の寸法を有する請求項３９に記載の方法。
    

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