JP2012212035A - 反射型スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】反射型スクリーンにおいて、外光の遮蔽性、吸収性を向上させる。
【解決手段】反射型スクリーンは、立体構造のセル要素６を横方向と縦方向に複数整列配置してスクリーン面を構成する。セル要素６は、柱状体を斜めに輪切りにした切り口断面を反射面８とし、外周の側壁面９を外光吸収面とする立体構造からなる。セル要素６が縦方向に複数整列配置したセル列の断面が、切り口断面（反射面８）と側壁面９とからなる鋸刃状を形成する。複数のセル要素は、隣り合うセル列同士が、セル要素６の高さより短い長さの位相差を設けて配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶プロジェクター、レーザープロジェクター等による画像の表示に使用する反射型スクリーンに関し、特に、スクリーン面に対してプロジェクターの投射光が高仰角で入射する際に有用な反射型スクリーンに関する。

従来の反射型スクリーンは、単純にホワイトマット状としたもの、あるいは拡散ビーズや顔料をスクリーン表面に付与した汎用安価タイプのものと、ストライプ状の外光吸収層を設けて明所でのコントラスト性能を向上させた高性能タイプの各種方式がある。例えば、特許文献１，２には、高性能タイプの方式の反射型スクリーンの一例が開示されている。
各種プロジェクターの小型化とモバイル化の発達に伴い、反射型スクリーンに対するプロジェクター投射光の高仰角化が進むにつれ、そのような状況下で用いられる反射型スクリーンに対して、特に明所でのコントラスト性の向上と、高輝度でかつ面内輝度の一様性に対する要求が益々高まってきている。

特開２００８−３３２１７号公報 特開２００６−２３６９３号公報

しかしながら、従来技術による反射型スクリーンは、何れもストライプ状の外光吸収層（例えば、特許文献１、２に開示された反射型スクリーンの場合、横縞の外光吸収層）のため、コントラスト低下を招く外光の遮蔽性、吸収性に限界があった。
このように、反射型スクリーンにおいて、外光の遮蔽性、吸収性を向上させることが望まれていた。

本発明の反射型スクリーンの一態様は、立体構造のセル要素を横方向と縦方向に複数整列配置してスクリーン面を構成する。セル要素は、柱状体を斜めに輪切りにした切り口断面を反射面とし、外周の側壁面を外光吸収面とする立体構造からなる。セル要素が縦方向に複数整列配置したセル列の断面が、切り口断面（反射面）と側壁面とからなる鋸刃状を形成する。複数のセル要素は、隣り合うセル列同士が、セル要素の高さ（縦長さ）より短い長さの位相差を設けて配置される。一つのセル要素では、柱状体の切り口断面を反射面、柱状体の側壁面を外光吸収面とするため、反射面の周囲に外光吸収面を形成することになる。セル要素を複数整列配置することにより、外光吸収面に周囲を囲まれた反射面を複数配置することになる。その結果、外光の遮蔽性、吸収性を向上させることができる。

本発明の反射型スクリーンの一態様によれば、外光の遮蔽性、吸収性を向上させることができる。

本発明の実施形態1に係る反射型スクリーンとプロジェクターの位置関係を示す投射系の全体説明図（斜視図）である。 本発明の実施形態1に係る反射型スクリーンとプロジェクターの位置関係を示す投射系の全体の平面図である。 本発明の実施形態1に係る反射型スクリーンとプロジェクターの位置関係を示す投射系の全体の側面図である。 本発明の実施形態1に係る反射型スクリーンの正面図である。 本発明の実施形態1に係る反射型スクリーンを構成するセル要素を拡大して表す拡大斜視図である。 本発明の実施形態1に係る反射型スクリーンのセル要素の一例を表す正面図及び切断部端面図である。 実施例２の反射型スクリーンのセル要素の一例を表す正面図である。 実施例２の反射型スクリーンのセル要素の一例を表す切断部端面図である。 実施例３の反射型スクリーンとプロジェクターとの位置関係を示す側面図である。 図６Ａの"Ｃ"で示す任意領域のセル要素の切断部端面図である。 図６Ａの"Ｄ"で示す任意領域のセル要素の切断部端面図である。 実施例４の反射型スクリーンのセル要素の一例を表す正面図及び切断部端面図である。 反射型スクリーンに、ＡＧ処理を施した複数のセル要素のセル列の断面図である。 反射型スクリーンに、ＡＲ処理を施した複数のセル要素のセル列の断面図である。 本発明のその他の実施形態に係る反射型スクリーンのセル要素の一例を表す正面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。

実施形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１Ａ−図１Ｃは、本発明の実施形態1に係る反射型スクリーンとプロジェクターの位置関係を示す投射系の全体説明図であり、それぞれ斜視図、平面図（真上方向からの矢視図）、側面図（真横方向から矢視図）を表す。図１Ａ−図１Ｃでは、横幅ＷＳ、高さ（縦長さ）ＨＳの反射型スクリーン１を示している。反射型スクリーン１は、プロジェクター４が設置される位置の水平面（ＸＹ方向の平面）より高い、高さＤＨの位置に設置され、反射型スクリーン１とプロジェクター４との間は距離ＤＩである例を示す。また、プロジェクター４から反射型スクリーン１の中心（横幅ＷＨ／２、高さＤＨ／２の交点）へ入射する光の仰角（プロジェクター４の投射角度）をＥＬ（elevation）で示す。

図２Ａは、本発明の実施形態１に係る反射型スクリーンの正面図であり、図２Ｂは、反射型スクリーンを構成する複数のセル要素の一部分を、拡大して表した斜視図である。図２Ｂでは、図４Ａの反射型スクリーン１の任意の矩形領域に含まれるセル要素を拡大して表す。
図３は、反射型スクリーンのセル要素を表す正面図及び切断部端面図である。図３では、一部分の複数のセル要素６を拡大して表した正面図と、正面図のＩＩＩα−ＩＩＩα切断部端面図と、正面図のＩＩＩβ−ＩＩＩβ切断部端面図とを示す。図３の正面図では、図２Ｂと同様に、反射型スクリーン１の任意の矩形領域に含まれるセル要素を拡大して表している。図３では、一つのセル要素が、横幅ＷＣ、高さ（縦長さ）ＨＣとする。

本発明の実施形態１に係る反射型スクリーン１では、セル要素６が複数整列配置され、スクリーン面（スクリーン主面）を構成する。一つのセル要素６（セル要素６の単位）は、柱状体を斜めに輪切りにした切り口断面７を反射面８とし、外周の側壁面９を外光吸収面とする立体構造からなる。反射面８は、白色の白色反射面であることが好ましい。また、外光吸収面は、黒色の外光吸収黒色面であることが好ましい。
言い換えると、セル要素６を構成する柱状体は、一端（柱状体の端部の一方）が傾斜面となるように切断した切り口断面７を有し、当該切り口断面６１を反射面８とし、側壁面（柱面の外周）６２を、外光吸収面としたものである。例えば、柱体（多角柱及び円柱を含む）の平行する二つの平面（底面）の一方を、傾斜を有するように切断し、切り口が傾斜面となる端面を形成する。

セル要素６を構成する反射面８は、プロジェクター投射光の反射面であり、反射型スクリーン１に対するプロジェクター４の投射角度に対して鉛直方向に対する、適切な傾斜角度θｖが設けられている。一方、セル要素６の側壁面９は、コントラスト低下を来たす外光を吸収させるための黒色塗工が側壁面９に施されているか、または黒色素地面となっている。実施形態１では、反射面８が白色反射層の塗工を施したものであり、側壁面９が黒色素地面となっている場合を説明する。このため、側壁面９と黒色外光吸収層とは同じものとして示している。反射面８、外光吸収面の製造に関しては後述する。

複数のセル要素６は、横方向（行）と縦方向（列）に整列配置される。
縦方向に並んだ複数のセル要素６からなるセル列の列方向の断面（図３のＩＩＩα−ＩＩＩα断面、ＩＩＩβ−ＩＩＩβ断面）は、切り口断面（傾斜面）７と側壁面（非有効面、ライズ面）９が交互に連続する鋸刃状を形成する。加えて、隣り合うセル列同士は、セル要素６の高さＨＣの１／２の位相差を設けて互いに整列配置されている。

セル要素６の反射面８は、スクリーン面（ＹＺ平面）となす傾斜角度θｖを有する。言い換えると、反射面８とスクリーン面とのなす傾斜角度θｖが適切な範囲となるように、セル要素６を構成する柱状体の傾斜面を形成する。
セル要素６の反射面８の傾斜角度θｖは一定値である必要はなく、スクリーンの下方に向かうにつれて斬減することによって、反射投射光を平行もしくはより下方に制御することも可能となる。傾斜角度θｖは、２０°以上４０°以下であることが好ましい。
また、反射面８を凹状とすることで反射光の指向性を可変する機能を付加してもよい。即ち、反射光の指向性を適切に調整することによって、上下／左右方向に広がり過ぎる画像光を観察者が存在する方向に効率良く向けることが可能となる。

上述したように、本実施形態の反射型スクリーン１は、複数のセル要素６を整列配置することにより、次のような有利な効果を奏する。例えば、従来技術による反射型スクリーンがストライプ状の外光吸収層を設けているのに対して、本発明による反射型スクリーン１では、複数のセル要素６により、上方から入射する外光のみならず、横方向から入射する外光が効率良く吸収面される。これによって、コントラストの更なる向上を可能とするものである。

本発明に係る反射型スクリーンは、上述した有利な効果を有するため、スクリーンに対してプロジェクターの投射光が高仰角で入射する反射型スクリーンであって、ビジネス用途向けの２０〜４０ｉｎｃｈ程度の小サイズな反射型スクリーンに適用することができる。

次に、本発明の実施形態１の反射型スクリーンの製法について、以下に概要を説明する。反射型スクリーンに必要となる金型は、レジスト材をレーザー彫刻によって母型を得て、母型からＮｉ電鋳型のスタンパを製作する従来技術を用いて容易に得られる。
反射型スクリーンの製法は、スタンパ型を用いてポリカーボネイト（ＰＣ）やポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）といった熱可塑性樹脂を射出成形法で行ってもよく、また、押出成形で得られたフィルム状物の表面に熱転写法で形状賦形を行ってもよいし、あるいは、ポリエチレンフタレート（ＰＥＴ）等のベースフィルムに紫外線硬化樹脂を用いて形状転写を行っても良い。

ここで、上述した製法の何れの場合に於いても、反射材と外光吸収材の組み合わせにより２つの方法がある。詳細には、（１）白色反射材を含有した樹脂でベースとなる賦形フィルムを形成した後に、次工程で外光吸収層となる黒色層を塗工する場合と、これとは逆に、（２）黒色外光吸収材を含有した樹脂でベースとなる賦形フィルムを形成した後に、白色反射層を塗工する場合とがある。前者製法に於ける黒色層の塗工は、例えば掻取り印刷法によって可能であり、後者製法に於ける白色反射層の塗工は、スプレー塗工法、インクジェット塗工法等の公知の技術が適応できる。例えば、図３では、上述した（２）の方法で製造した場合を示している。

尚、本発明による反射型スクリーンは、スタンパをタイリングすることにより大面積化することも可能であり、また、スタンパをロールの巻き付けによって賦形ロールとなし、熱転写法や紫外線硬化法によるロールｔｏロールでの連続生産も可能である。

実施形態２．
反射型スクリーン１のセル要素６を構成する柱状体がよく角形の平面（断面）を有する場合を説明したが、これに限られるわけではない。例えば、正方形あるいは菱形の平面を有する四角柱を用いることもできる。柱状体の平面の形状は、隣り合うセル列同士が、セル要素６の縦長さの１／２の位相差を設けて互いに整列配置できる形状であればその他の形状であってもよい。

実施形態３．
上記各実施形態で説明した反射型スクリーン１は、複数のセル要素６が水平／垂直方向に整列配置された形態を基本型とし、セル要素６表面に透明樹脂または光拡散材を含有した透明樹脂を充填して平坦面とすることにより、凹部への汚れの付着を防止できる。加えて、得られた平坦面をＡＧ（Anti Glare）処理（例えば、エンボス面にする加工）、或いはＡＲ（Anti Reflection）処理することにより、ホットバンドの抑制や、コントラスト性能の向上が図られることになる。

ＡＧ処理またはＡＲ処理を行う場合の反射型スクリーンの製造は、反射型スクリーンの凹凸表面に透明な粘着材を埋め込めこんで平坦面となし、更にＡＧ処理、或いはＡＲ処理した機能性フィルムを平坦面に貼合することによって容易に得られる。

その他の実施形態．
上記各実施形態では、複数のセル要素６の側壁面９が相互に接触するような場合を説明したが、セル要素６を整列配置したときに、セル要素６間に隙間が生じるような場合であってもよい。例えば、柱面が他の多角形、曲面、あるいはと曲面平面との組み合わせなどであって、セル要素同士の隙間に樹脂が充填されるようなものであってもよい。一方で、反射材の塗工（素地が黒樹脂）、或いは外光吸収材の埋め込み塗工（素地は白色、反射材混練樹脂）、あるいは、金型作製を考慮すると、セル要素の形状は、単純な形状であることが好ましい。

スクリーン面及びセル要素の具体的な実施例については、図３から図７Ｂを参照して後述するが、これらに加え、例えば、図８のようにセル要素６を整列配置した場合であってもよい。図８では、複数のセル要素６が縦方向に整列した形状（複数のセル要素６からなるセル列の側面の形状）が平面状（一つの平面を形成するような形状）になるようにセル要素６を整列配置した例を示す。この場合、各セル要素６は、長方形、正方形のいずれであってもよい。また、一つのセル列内で、各セル要素６の横幅（ＷＣ）は同じであるが、高さ（ＨＣ）は同じ長さであっても、異なる長さであってもよい。例えば、一つのセル列が、同じ横幅（ＷＣ）を有する長方形のセル要素６と正方形のセル要素６との組合せであってもよい。複数のセル列間では、セル要素６の横幅（ＷＣ）は、同じ長さであっても、異なる長さであってもよいが、一つのセル列内のセル要素６の横幅（ＷＣ）は同じ長さとなる。さらに、セル列の側面が平面状になることにより、セル要素６の位相差を柔軟に設定することができる。図８に示す例において、セル要素６が、セル列の側面の形状が平面状になるような他の形状を用いる場合であってもよい。

以下に、本発明に係る反射型スクリーンの具体例を説明する。

〔実施例１〕
本実施例は柱状体として六角柱を用いた場合であり、反射面８の傾斜角度θｖが４０°（一定）である。セル要素６の構成は、図３と同様である。
〔実施例２〕
実施例２は、実施例１の反射面８を凹状の反射面としたものである。図４Ａは、実施例２の反射型スクリーンのセル要素の一例を表す正面図であり、図４Ｂは、ＩＶ−ＩＶ切断部端面図である。図４Ａ、４Ｂに表すように、セル要素６の切り口断面２７は、凹状の曲面として形成され、切り口断面２７の形状に沿って、白色反射層を塗工して反射面２８とした。反射面２８を凹状にすることにより、反射光の指向性を調整することができる。これにより、反射型スクリーン１の用途に応じて反射光の指向性を容易に変更することが可能になる。

〔実施例３〕
実施例３は柱状体として六角柱を用いた場合であり、反射型スクリーンの底辺からの高さによって、セル要素の切り口断面の角度が変化する場合を示す。
図５Ａは、実施例３の反射型スクリーンとプロジェクターとの位置関係を示す側面図（真横方向からの矢視図）であり、図５Ｂは、図５Ａの"Ｃ"の任意領域のセル要素の切断部端面図である。図５Ｃは、図５Ａの"Ｄ"の任意領域のセル要素の切断部端面図である。セル要素の切断部断面図は、図３と同様に切断したものである。
反射面３８の傾斜角度θｖは、スクリーン上部（"Ｃ"の任意領域）の傾斜角度θｖｃが４０°であり、スクリーンの下方に向かうにつれて傾斜角度θｖが斬減し、下部（"Ｄ"の任意領域）では傾斜角度θｖｄが２０°となっている。すなわち、傾斜角度がθｖｃ＞θｖｄの関係となっている。
加えて、図５Ｂ、５Ｃでは、側壁面３９の上部に網かけ部分を示している。これは、隣接する一方のセル要素の反射面３８が、プロジェクター４からの投射光を遮るため、他方のセル要素の反射面３８に到達しない領域を示している。
〔実施例４〕
実施例４は柱状体として四角柱（菱形）を用いた場合である。図６は、実施例４の反射型スクリーンのセル要素の一例を表す正面図及び切断部端面図である。図６では、図３と同様に、一部分の複数のセル要素４６を拡大して表した正面図と、正面図のＩＶα−ＩＶα切断部端面図と、正面図のＩＶβ−ＩＶβ切断部端面図とを示す。
反射面４８の傾斜角度θｖは４０°（一定）である。図６においても、セル要素４６が縦方向に複数整列配置したセル列の断面が、切り口断面（反射面４８）と側壁面４９とからなる鋸刃状を形成する。また。隣り合うセル列同士が、セル要素４６の高さより短い長さの位相差を設けて配置されている。

〔実施例５〕
実施例５は、反射型スクリーンにＡＧ処理またはＡＲ処理を施す場合である。図７は、反射型スクリーンに、ＡＧ処理またはＡＲ処理を施した複数のセル要素のセル列の断面図である。具体的には、図３に示すセル要素から構成される反射型スクリーン（実施例１と同じ）表面に透明粘着材１０を塗工してセル要素の凹凸部を平坦にした後（凹凸部に透明延着材を充填した後）、ＡＧフィルム１１、ＡＲフィルム１２等の光学機能性フィルムを平坦部へ貼合したときのセル列の断面を表している。

上記各実施例のスクリーン面をビジネス用途に適用する場合のサイズとして、一例として、スクリーンサイズが２０〜３０インチ、画面アスペクト比が３：４：５のノーマルタイプ、セル要素の大きさが、３０μｍ〜１００μｍ程度のスクリーン面を想定している。

なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。

１ 反射型スクリーン
４ プロジェクター
６、２６、４６ セル要素
７、２７ 切り口断面
８、２８、３８、４８ 反射面
９、２９、３８、４９ 側壁面（何れも、外光吸収面）
１０ 透明粘着材
１１ ＡＧフィルム
１２ ＡＲフィルム
Ｘ スクリーン面（ＹＺ平面）に対して、プロジェクターが位置する垂直方向
Ｙ スクリーン面の横方向
Ｚ スクリーン面の縦方向
ＷＳ 反射型スクリーンの横幅
ＨＳ 反射型スクリーンの高さ（縦長さ）
ＤＩ 反射型スクリーンとプロジェクターの距離
ＥＬ スクリーン面の中心に対するプロジェクターの仰角
ＤＨ プロジェクター位置との反射型スクリーンの底辺との間の高さ
ＷＣ セル要素の横幅
ＨＣ セル要素の高さ（縦長さ）
θｖ、θｖｃ、θｖｄ スクリーン面（ＹＺ平面）と反射面とがなす傾斜角度

Claims (8)

1. 立体構造のセル要素を横方向と縦方向に複数整列配置してスクリーン面を構成し、
   前記セル要素は、柱状体を斜めに輪切りにした切り口断面を反射面とし、外周の側壁面を外光吸収面とする立体構造からなり、
   前記セル要素が縦方向に複数整列配置したセル列の断面が、切り口断面と側壁面とからなる鋸刃状を形成し、隣り合うセル列同士が、前記セル要素の高さより短い長さの位相差を設けて配置される反射型スクリーン。
2. 前記隣り合うセル列同士は、互いに前記セル要素の高さの２分の１の位相差を設けて整列配置されたことを特徴とする請求項１記載の反射型スクリーン。
3. 前記セル要素の反射面と、前記スクリーン面とのなす傾斜角度θｖが、２０°以上４０°以下の範囲にあることを特徴とする請求項１または２記載の反射型スクリーン。
4. 前記反射面が凹状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の反射型スクリーン。
5. 前記傾斜角度θｖは、前記スクリーン面の底辺から近いセル要素より、底辺から遠いセル要素の方が大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反射型スクリーン。
6. 前記柱状体は、六角形または四角形の断面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の反射型スクリーン。
7. 前記スクリーン面の凹凸部を透明樹脂または光拡散材を含有する透明樹脂を充填して平坦面とし、前記平坦面をアンチグレア処理した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反射型スクリーン。
8. 前記スクリーン面の凹凸部を透明樹脂または光拡散材を含有した透明樹脂を充填して平坦面となし、前記平坦面を反射防止処理した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反射型スクリーン。

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