JP2015072344A - 反射型スクリーンおよび反射型映像投射システム - Google Patents

Abstract

【課題】背面側に光吸収層が備えられた反射型スクリーンにおいて、該光反射層の剥離や該光反射層にクラックの発生を抑制する。
【解決手段】映像源から投射された映像光を反射させて観察者に視認可能に表示する表示面を有する反射型スクリーンであって、表示面とは反対側である背面側に突出するように形成されるとともに表示面に沿って並列された複数の単位光学要素と、該単位光学要素のうち映像光が照射される部分に形成された、光を反射する光反射部と、を備えた偏向層、および、偏向層の背面側を覆うように形成された、光を吸収する光吸収層、を備え、光吸収層は、偏向層に沿うように形成されることによって、背面側に突出した凸部と、表示面側に凹んだ凹部と、を有しており、単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において、光吸収層の凹部の底が単位光学要素の頂より表示面側にある、反射型スクリーンとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、映像源から投射された映像光を反射して視認可能に表示する反射型スクリーンおよび該反射型スクリーンを備えた反射型映像投射システムに関する。

反射型スクリーンは、プロジェクター等の映像源から投射された映像光を反射させて向きを変え、観察者側に出射して視認可能に表示するためのスクリーンである。従って、反射型スクリーンには、映像源から投射された映像光の向きを変えて反射させるための手段が背面側に設けられている。例えば特許文献１に記載された反射型スクリーンは、フレネルレンズおよび該フレネルレンズの背面側に形成された反射部を有している。また、観察者側に反射されるべきではない外光を吸収するため、特許文献１にも記載されているように、反射型スクリーンの背面側には光を吸収する光吸収層も設けられている。

特開２０１３−６８６７６号公報

特許文献１に開示されている反射型スクリーンのように、フレネルレンズの背面側に光吸収層を形成すると、反射型スクリーンの搬送時等に光吸収層が剥離したり光吸収層にクラックが生じたりしてしまうことがあるという問題があった。

そこで本発明は上記した問題点に鑑み、光吸収層の剥離や光吸収層にクラックが発生することを抑制できる反射型スクリーンを提供することを課題とする。また、当該反射型スクリーンの製造方法および当該反射型スクリーンを備えた反射型映像投射システムを提供する。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、映像源（２）から投射された映像光（Ｌ１）を反射させて観察者に視認可能に表示する表示面（１０ａ）を有する反射型スクリーン（１０）であって、表示面とは反対側である背面側に突出するように形成されるとともに表示面に沿って並列された複数の単位光学要素（１３）と、該単位光学要素のうち映像光が照射される部分の背面側に形成された、光を反射する光反射部（１４）と、を備えた偏向層（１２）、および、偏向層の背面側を覆うように形成された、光を吸収する光吸収層（１５）、を備え、光吸収層は、偏向層に沿うように形成されることによって、背面側に突出した凸部と、表示面側に凹んだ凹部と、を有しており、単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において、光吸収層の凹部の底（１５ｂ）が単位光学要素の頂（１３ａ）より表示面側にある、反射型スクリーンである。

ここに「表示面」とは、反射型スクリーンのうち最も観察者側の面を意味する。また、「光吸収層の凹部の底」とは、光吸収層が偏向層の背面側に沿うように形成されることによって、隣り合う単位光学要素間の溝に対応してできた表示面側に凹んだ凹部のうち、単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において最も表示面側の点を意味する。また、「単位光学要素の頂」とは、単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において、単位光学要素のうち最も背面側の点を意味する。なお、単位光学要素に光反射部が形成された部分においては、「単位光学要素の頂」とは、光反射部も単位光学要素の一部とみなし、単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において、単位光学要素のうち最も背面側の点を意味する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反射型スクリーン（１０）において、単位光学要素（１３）の並列方向に平行な厚さ方向断面において、隣り合う単位光学要素間の溝の底（１３ｂ）を通る線を補助線Ｄとし、補助線Ｄに平行で、且つ、光吸収層（１５）の凹部の底（１５ｂ）を通る線を補助線Ｃとし、補助線Ｄに平行で、且つ、単位光学要素の頂（１３ａ）を通る線を補助線Ｂとし、補助線Ｄに平行で、且つ、光吸収層の凸部の頂（１５ａ）を通る線を補助線Ａとし、補助線Ｄと補助線Ｃとの距離をｘとし、補助線Ｄと補助線Ｂとの距離をａとし、補助線Ｂと補助線Ａとの距離をｙとしたとき、（ａ／３）＜ｘ＜ａ、且つ、０＜ｙ＜ａとなる。

ここに「隣り合う単位光学要素間の溝の底」とは、複数の単位光学要素が並列することによってできる隣り合う単位光学要素間の溝のうち、単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において、最も表示面側の点を意味する。なお、単位光学要素に光反射部が形成された部分においては、「隣り合う単位光学要素間の溝の底」とは、光反射部も単位光学要素の一部とみなし、単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において、隣り合う単位光学要素間の溝のうち最も表示面側の点を意味する。また、「光吸収層の凸部の頂」とは、光吸収層が偏向層の背面側に沿うように形成されることによって、単位光学要素の頂に対応してできた背面側に突出した凸部のうち、単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において最も背面側の点を意味する。

請求項３に記載の発明は、映像源から投射された映像光を反射させて観察者に視認可能に表示する表示面を有する反射型スクリーンの製造方法であって、表示面とは反対側である背面側に突出するように形成されるとともに表示面に沿って並列された複数の単位光学要素を形成する工程、単位光学要素のうち映像光が照射される部分に、光を反射する光反射部を形成する工程、並びに、単位光学要素および光反射部の背面側を覆うように、光を吸収する光吸収層を形成する工程、を有し、光吸収層は、粘度が１，０００ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下の組成物を塗布して乾燥させることによって形成される、反射型スクリーンの製造方法である。

請求項４に記載の発明は、映像光を出射する映像源（２）と、映像源からの映像光を反射して観察者側に出射する請求項１または２に記載の反射型スクリーン（１０）と、を備える反射型映像投射システム（１）である。

本発明によれば、背面側に光吸収層が備えられた反射型スクリーンにおいて、該光反射層の剥離や該光反射層にクラックが発生することを抑制できる。

反射型映像投射システム１の斜視図である。 図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った断面図である。 偏向層１２を背面側から見た図である。 偏向層１２の他の例を背面側から見た図である。 偏向層１２および光吸収層１５の一部を拡大した断面図である。 反射型スクリーンの製造工程の一部を説明するための図である。 従来の反射型スクリーンの一部を拡大した断面図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明の形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する反射型スクリーンに形成される形状は実際には非常に微小なものであるため、以下に示す各図では見易さのため各形状を概念的に誇張、変形して表している。また、各図において繰り返しとなる符号はその一部のみに符号を付して他は省略することがある。

図７は、従来の反射型スクリーンの一部を拡大した断面図である。図７には、従来の反射型スクリーンに備えられる偏向層１１２および光吸収層１１５の一部を示している。偏向層１１２は、背面側に突出して並列された複数の単位光学要素１１３、および該単位光学要素１１３の背面側に形成された光反射部１１４を有している。また、観察者側に反射されるべきではない外光を吸収するため、偏向層１１２の背面側には光を吸収する光吸収層１１５が設けられている。このような従来の反射型スクリーンでは、搬送時等に撓んだ際、光吸収層１１５が剥離したり光吸収層１１５にクラックが発生したりすることがあった。これには以下の理由が考えられる。

光吸収層１１５を構成する組成物を偏向層１１２の背面側に塗布した後に乾燥させて光吸収部１１５を形成すると、単位光学要素１１３の最も背面側に突出した部分（頂）１１３ａにおける光吸収層１１５の厚さｔ２と、隣り合う単位光学要素１１３間の溝のうち最も表示面側（観察者側）に凹んだ部分（溝の底）１１３ｂにおける光吸収層１１５の厚さｔ１と、に差が生じる。そのため、光吸収層１１５を構成する組成物を乾燥させた後に生じる残留応力に部分的な差が生じる。すなわち、単位光学要素１１３の頂１１３ａと隣り合う単位プリズム１１３間の溝の底１１３ｂとにおいて光吸収層１１５が収縮しようとする力に差が生じる。光吸収層１１５における上記のような残留応力の部分的な差が原因となって、光吸収層１１５が剥離しやすくなったり、光吸収層１１５にクラックが生じやすくなったりしていたと考えられる。

本発明によれば、以下に説明するように、上記のような光吸収層の剥離や光吸収層にクラックが生じることを抑制できる。

図１は１つの形態例を説明する図で、反射型映像投射システム１の斜視図である。図２には図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った断面図を表した。図１および図２からわかるように、反射型映像投射システム１は、映像源２及び反射型スクリーン１０を備えている。以下にそれぞれについて説明する。

映像源２は、反射型スクリーン１０に向けて映像光を投射する装置であり、公知のプロジェクター等を用いることができる。図１および図２からわかるように本形態では、映像源２は反射型スクリーン１０の表示面１０ａの中央より下方側で、該反射型スクリーン１０に近い位置で斜めから映像光を反射型スクリーン１０に向けて投射する。
このように、反射型スクリーン１０に対して斜めに映像光を投射すると、反射型スクリーン１０の表示面１０ａの法線方向（以下単に「法線方向」と記載することがある。）における反射型スクリーン１０と映像源２との距離を短くできる。そしてこれによって講演者等が映像源２よりも観察側に立って解説等ができるので、講演者等が移動しながら解説するような場合でも映像源から出射された映像光を遮ることがない。

反射型スクリーン１０は、映像源２から投射された映像光を反射させて観察者に視認可能に表示する表示面１０ａを有する。反射型スクリーン１０は全体として矩形の薄いシート状であり、使用時には展開されて表示面１０ａが鉛直方向（図１の紙面上下方向）に立てられるように設置される。なお、使用時において反射型スクリーン１０の平面性を確保するため、反射型スクリーン１０は所定の剛性を有する不図示の支持手段に粘着剤等により貼り付けられていることが好ましい。支持手段としては板やシート状の部材を挙げることができるが、反射型スクリーン１０の姿勢を維持することができれば特に限定されることはない。また、支持手段として柔軟性を有するものを用い、反射型スクリーン１０を使用していないときには反射型スクリーン１０とともにロール状に巻いてコンパクトにすることができてもよい。
そして反射型スクリーン１０は展開の姿勢で、映像源２から投射された映像光を観察者Ａ（図１および図２参照）の側に反射して出射することによりスクリーンとして機能する。

図２からわかるように、本形態の反射型スクリーン１０は、基材層１１、偏向層１２、光吸収層１５、及び表面機能層１６を備えている。以下、これらの層について説明する。

本形態における基材層１１は、偏向層１２及び表面機能層１６を形成するための基材となるシート状の層で、所定のコシを有するとともに透光性が高く形成されている。基材層１１を構成する材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）、アクリル系、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の各樹脂を挙げることができる。本形態は、入手性や取り扱い容易性、成形性、及び価格等の観点からＭＢＳを用いている。基材層１１の厚さは特に限定されることはなく、強さ（コシ）と巻き取りや巻き戻しとの兼ね合いから１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。

ここで、基材層１１は透光性を有しつつも、他の機能を備えてもよい。例えば視野角の拡大や面内の輝度の均一性を高めるために光散乱材を混入することができる。また、色調を補正したり、外光の一部を吸収してコントラストを向上させるために顔料や染料を混入したりしてもよい。

偏向層１２は、基材層１１のうち表示面１０ａ側（映像源２側）とは反対側である背面側に突出するように形成されるとともに表示面１０ａに平行な面に沿って並列された複数の単位光学要素１３と、単位光学要素１３のうち映像光が照射される部分に形成された、光を反射する光反射部１４と、を備えている。

図３には、偏向層１２を背面側から見た図を示した。図３からわかるように、本形態では複数の単位光学要素１３はいわゆるサーキュラーフレネルレンズ形状を基準としており、各単位光学要素１３の稜線１３ａが円弧状に延び、複数の単位光学要素１３は同心円状に並べられている。本形態では同心円の中心は表示面１０ａより下方で、表示面１０ａ左右方向の中央となる位置にある。

本形態では複数の単位光学要素１３が上記のようにサーキュラーフレネルレンズ形状である例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、単位光学要素１３の稜線１３ａが水平に直線状に延びる形態、いわゆるリニアフレネルレンズ形状であってもよい。図４には単位光学要素１３の稜線１３ａが直線状である例を示した。図４は図３と同じ視点によるものである。図４に示した例では、単位光学要素１３の稜線１３ａが水平に延び、該稜線１３ａが延びる方向に直交する方向である鉛直方向に複数の単位光学要素１３が並列されている。

また、本形態では、単位光学要素１３は、並列方向に平行な厚さ方向断面において三角形となる部位を有する。図２には複数の単位光学要素１３の並列方向（単位光学要素１３の稜線１３ａが延びる方向に直交する方向）の断面が表れている。図２からわかるように、単位光学要素１３は第一面１３ｃおよび第二面１３ｄを備えている。図５には図２のうち偏向層１２および光吸収層１５に注目してその一部を拡大した図を示した。

単位光学要素１３のうち第一面１３ｃは映像源２から投射された映像光が照射される面であり、第二面１３ｄは第一面１３ｃを形成するための面である。
単位光学要素１３において、第一面１３ｃがスクリーン面に平行な面と成す角度はα、第二面１３ｄがスクリーン面に平行な面と成す角度はβであり、α＜βの関係を有している（図５参照。）。ここで、後述するように単位光学要素１３の面に対して光反射部１４となる材料を蒸着するに際し、第一面１３ｃには効率的に蒸着が行われ、第二面１３ｄには蒸着膜がほとんど形成されないようにするため、αはなるべく小さく、且つβは９０°に近いことが好ましい。例えばαは５０°以下であることが好ましく、βは６５°以上であることが好ましい。

なお、反射型スクリーン１０と映像源２との位置関係等によって映像源２から投射される映像光の入射角が異なることを考慮して、上記αや、単位光学要素１３の配列ピッチＰ（図５参照）、単位光学要素１３の高さ（偏向層１２の厚さ方向における、隣り合う単位光学要素１３間の溝の底から該溝の隣にある単位光学要素１３の頂までの距離）ｈ（図５参照）を、単位光学要素１３の配列方向に沿って順次変更することが基本であるが、一部又は全部の範囲でこれらを一定にしてもよい。

このような単位光学要素１３を構成する材料は特に限定されることはないが、反射型スクリーン用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性及び加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることが好ましい。これには例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）を挙げることができる。

光反射部１４は、単位光学要素１３のうち映像源２から投射された映像光が照射される部分の背面側、すなわち、第一面１３ｃの背面側に形成された、光を反射する部分である。光反射部１４は、例えば、後述するように蒸着により形成することができる。この場合、蒸着膜の種類は特に限定されることはないが、高い反射率を得ることができるという観点からは銀によるものやアルミニウムによるものが好ましい。銀蒸着による蒸着反射部の反射率は９０％以上９５％以下、アルミニウム蒸着による蒸着反射部の反射率は８０％以上９０％以下である。ただし、反射率に加えてコストの観点も考慮すれば、アルミニウム蒸着によって光反射部１４を形成することが好ましい。また、その膜厚は、０．０５μｍ以上０．１μｍ以下程度であることが好ましい。このような薄い膜厚でも高い反射率とすることができる。

光吸収層１５は、偏向層１２の背面側を覆うように形成された、光を吸収する層である。このような光吸収層１５は、黒色等の暗色系の塗料、顔料、染料、及び光吸収作用を有するビーズ等を含有する熱硬化型樹脂、又は紫外線硬化樹脂を用いて形成することができる。本形態では、光吸収層１５は黒色顔料を含む塗料により形成されている。

本形態によれば、単位光学要素１３の第二面１３ｄには光反射部１４が形成されないので、第二面１３ｄには光反射部１４を介さずに光吸収層１５が積層されることなる。そのため、後述するように第二面１３ｄに達した光を光吸収層１５によって吸収することができる。

また、本形態の光吸収層１５は、偏向層１２に沿うように形成されることによって、単位光学要素１３の頂１３ａに対応して背面側に突出した凸部と、隣り合う単位光学要素１３間の溝に対応して表示面１０ａ側に凹んだ凹部と、を有している。そして、単位光学要素１３の並列方向に平行な厚さ方向断面（図２および図５に表れる断面）において、光吸収層１５の凹部の底１５ｂが単位光学要素１３の頂１３ａより表示面１０ａ側になるように、光吸収層１５が形成されている。

上記のような凹凸が形成されるようにして光吸収層１５を形成することによって、単位光学要素１３の頂１３ａにおける光吸収層１５の厚さと、隣り合う単位光学要素１３間の溝の底１３ｂにおける光吸収層１５の厚さと、の差を小さくすることができる。そのため、後に説明するようにして光吸収層１５を構成する組成物を乾燥させて光吸収層１５を形成した後に、光吸収層１５に生じる残留応力の部分的な差を小さくすることができる。すなわち、単位光学要素１３の頂１３ａと隣り合う単位光学要素１３間の溝の底１３ｂとにおいて生じる光吸収層１５が収縮しようとする力の差を、小さくすることができる。このようにして光吸収層１５における上記のような残留応力の部分的な差を小さくすることによって、光吸収層１５が剥離したり、光吸収層１５にクラックが生じたりすることを抑制できる。また、上記のように光吸収層１５を凹凸に形成することによって、反射型スクリーン１０が撓んだときに応力が分散しやすいことからも、光吸収層１５の剥離や光吸収層１５にクラックが発生することが抑制される。特に反射型スクリーン１０を大型化したときには搬送時等に撓み易いため、光吸収層１５の剥離抑制やクラックの発生抑制の効果が顕著になる。

上記のように光吸収層１５における残留応力の部分的な差を小さくしたり、撓んだときの応力を分散させやすくしたりするという観点から、光吸収層１５は以下に説明する厚さで形成されることが好ましい。図５を参照しつつ、光吸収層１５の好ましい形態について以下に説明する。

単位光学要素１３の並列方向に平行な厚さ方向断面（図２および図５に表れる断面）において、隣り合う単位光学要素１３間の溝の底１３ｂを通る線を補助線Ｄとし、補助線Ｄに平行で、且つ、光吸収層１５の凹部の底１５ｂを通る線を補助線Ｃとし、補助線Ｄに平行で、且つ、単位光学要素１３の頂１３ａを通る線を補助線Ｂとし、補助線Ｄに平行で、且つ、光吸収層１５の凸部の頂１５ａを通る線を補助線Ａとし、補助線Ｄと補助線Ｃとの距離をｘとし、補助線Ｄと補助線Ｂとの距離をａとし、補助線Ｂと補助線Ａとの距離をｙとしたとき、下記式（１）が成り立つことが好ましい。
（ａ／３）＜ｘ＜ａ、且つ、０＜ｙ＜ａ （１）

すなわち、ａ＝３０μｍの場合、１５μｍ＜ｘ＜３０μｍ、０μｍ＜ｙ＜３０μｍとなるような厚みが、光吸収層１５の好ましい厚みである。
また、光吸収層１５は単位光学要素１３を完全に覆っていることが好ましいため、図５に示した厚さｂ（第二面１３ｄを覆うように形成された光吸収層１５の最も薄い部分の厚さ）はゼロより大きいことが好ましい。

なお、（ａ／３）＜ｘとするのは、光吸収層１５をある程度厚くすることによって光吸収層１５による光吸収効果を発揮させやすくするためである。光吸収層１５によって後述するようにして外光を吸収することにより、表示される映像のコントラストを向上させ易くなる。

上記「隣り合う単位光学要素１３間の溝の底１３ｂ」とは、複数の単位光学要素１３が並列することによってできる隣り合う単位光学要素１３間の溝のうち、単位光学要素１３の並列方向に平行な厚さ方向断面において、最も表示面側の点である。単位光学要素１３に光反射部１４が形成された部分においては、「隣り合う単位光学要素１３間の溝の底１３ｂ」とは、光反射部１４も単位光学要素１３の一部とみなし、単位光学要素１３の並列方向に平行な厚さ方向断面において、隣り合う単位光学要素１３間の溝のうち最も表示面側の点である。
また、「光吸収層１５の凹部の底１５ｂ」とは、光吸収層１５が偏向層１２の背面側に沿うように形成されることによって、隣り合う単位光学要素１３間の溝に対応してできた表示面１０ａ側に凹んだ凹部のうち、単位光学要素１３の並列方向に平行な厚さ方向断面において最も表示面側の点である。
また、「単位光学要素１３の頂１３ａ」とは、単位光学要素１３の並列方向に平行な厚さ方向断面において、単位光学要素１３のうち最も背面側の点である。単位光学要素１３に光反射部１４が形成された部分においては、「単位光学要素１３の頂１３ａ」とは、光反射部１４も単位光学要素１３の一部とみなし、単位光学要素１３の並列方向に平行な厚さ方向断面において、単位光学要素１３のうち最も背面側の点である。
また、「光吸収層１５の凸部の頂１５ａ」とは、光吸収層１５が偏向層１２の背面側に沿うように形成されることによって、単位光学要素１３の頂１３ｂに対応してできた背面側に突出した凸部のうち、単位光学要素１３の並列方向に平行な厚さ方向断面において最も背面側の点である。

次に、図２に戻って表面機能層１６について説明する。表面機能層１６は、基材層１１より映像源２側に設けられる層である。この表面機能層１６は、反射防止機能、防眩機能、紫外線吸収機能、防汚機能、及び帯電防止機能等のうちのいずれか、又は複数の機能を有するように形成することができる。このような機能を具備させるための手段は公知の方法を適用することができる。例えば防汚機能及び耐擦傷機能を有するために、基材層１１の映像源２側にハードコート機能を有するウレタンアクリレート等の電離放射線硬化型樹脂を厚さ２０μｍ程度で形成する。

次に、反射型映像投射システム１において、反射型スクリーン１０に入射する映像光の進路について図２に示した光路例Ｌ１、Ｌ１１、Ｌ１２を例に説明する。ただし、図に表した光路例は概念的に光の進路を表したものであり、屈折の程度や反射の角度を精密に表したものではない。

映像源２から投射された映像光Ｌ１は、反射型スクリーン１０の下方から入射し、表面機能層１６及び基材層１１を透過して偏向層１２の単位光学要素１３に入射する。そして、図２に示すように映像光Ｌ１は、単位光学要素１３の第一面１３ｃに入射し、光反射部１４によって反射される。ここで、光反射部１４による映像光Ｌ１の反射は、第一面１３ｃの傾斜角αの作用により表示面１０ａの法線方向に近づく方向（すなわち反射型スクリーン１０の正面に存する観察者にとって観察し易い方向）に向きが変えられる。そして映像光Ｌ１は基材層１１及び表面機能層１６を透過して観察者に提供される。

一方、映像光以外の光である外光（照明からの光等）Ｌ１１、Ｌ１２は、あらゆる角度から反射型スクリーン１０に入射する可能性があるが、その中でも天井照明からの光が最も主要な光であると考えられる。外光Ｌ１１、Ｌ１２も天井照明からの外光を想定しており、反射型スクリーン１０の斜め上方から反射型スクリーン１０に入射する。外光Ｌ１１は反射型スクリーン１０の斜め上方から入射し、表面機能層１６及び基材層１１を透過して偏向層１２の単位光学要素１３に入射する。そして、図２に示すように外光Ｌ１１は、単位光学要素１３の第一面１３ｃに入射し、光反射部１４によって反射される。ここで、光反射部１４による外光Ｌ１１の反射は、第一面１３ｃの傾斜角αの作用により反射型スクリーン１０の下方斜めに反射され、観察者には直接届かない光となる。また、外光Ｌ１２は反射型スクリーン１０の上方から入射し、表面機能層１６及び基材層１１を透過して偏向層１２の単位光学要素１３に入射する。そして、図２に示すように外光Ｌ１２は、単位光学要素１３の第二面１３ｄに入射し、光吸収層１５に吸収される。

以上のように、反射型スクリーン１０により、映像光は観察者に向けられるように反射され、外光は観察者に届かないように反射又は吸収される。ここで、映像源２からの映像光はスクリーンの斜め下方から反射型スクリーン１０に入射する。すなわち、単位光学要素１３の第二面１３ｄは、その単位光学要素１３の下方に隣接する単位光学要素１３の死角となり映像光の反射に寄与しない。これに対して、反射型スクリーン１０では当該寄与しない第二面１３ｄに光吸収層１５が表れるので、映像光が光吸収層１５に吸収されることを大幅に抑制することができる。一方、外光は上記したように反射や吸収により効率よく観察者に届かないように制御される。従って、反射型スクリーン１０によれば、映像光の吸収を抑えつつ、効率良く外光を吸収することができ、画面の明るさとコントラスト向上を図ることが可能である。また、光反射部１４を蒸着により形成することによって、高い反射率を得ることができる。

次に、反射型スクリーン１０の製造方法の一例を説明する。

反射型スクリーン１０の製造方法は、表示面１０ａとは反対側である背面側に突出するように形成されるとともに表示面１０ａに沿って並列された複数の単位光学要素１３を形成する工程、単位光学要素１３のうち映像光が照射される部分に、光を反射する光反射部１４を形成する工程、並びに、単位光学要素１３および光反射部１４の背面側を覆うように、光を吸収する光吸収層１５を形成する工程、を有する。以下、図６を参照しつつこれらの工程について説明する。図６（ａ）、図６（ｂ）、および図６（ｃ）は、それぞれ反射型スクリーン１０の製造工程の一部を説明する図である。

まず、図６（ａ）に示したように、基材層１１上に複数の単位光学要素１３を形成する。これは例えば単位光学要素１３の形状を転写可能な金型を作製し、金型と基材層１１との間に紫外線硬化樹脂を充填してから基材層１１側から紫外線を照射して硬化させることにより行うことができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、基材層１１と単位光学要素１３との積層体を蒸着装置に設置し、単位光学要素１３側から蒸着をおこない、光反射部１４を形成する。ここで、蒸着は単位光学要素１３の全面にわたって行われるが、単位光学要素１３の第一面１３ｃ及び第二面１３ｄの上述した構成により、第一面１３ｃには適切に蒸着膜が形成される。一方、第二面１３ｄには蒸着膜が形成されない、又は蒸着物質が第二面１３ｄに付着するとしてもその量はわずかである。ここで、蒸着の方法は特に限定されるものではなく、公知のものを用いることができる。これには例えば真空蒸着法、スパッタリング法等を挙げることができる。ただし、量産性及びコストの観点から真空蒸着法によるものが好ましい。
このようにして、基材層１１の一方の面側に複数の単位光学要素１３および光反射部１４を備えた偏向層１２を形成することができる。

次に、図６（ｃ）に示すように、基材層１１が水平になるようにして、偏向層１２を覆うように光吸収層１５を構成する組成物をロールコート等で塗布して乾燥させることにより、光吸収層１５を形成する。

このとき、光吸収層１５を構成する組成物は、粘度が１，０００ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは５，０００ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下の水性インキを使用する。なお、「粘度」は２０℃においてＢ型粘度計（アナログＴ型 英弘精機株式会社製）により測定したものである。
光吸収層１５を構成する組成物の粘度が高過ぎると、光吸収層１５をロールコートで形成する際に該組成物がロールに取られてしまい、光吸収層１５の表面に木目状の凹凸が大きくなる虞がある。また、上述したｙ（図５参照）が好ましい範囲を外れて大きくなり過ぎる虞がある。一方、光吸収層１５を構成する組成物の粘度が低過ぎると、光吸収層１５に所望の凹凸形状を備えさせ難くなる。例えば、上述したｘ（図５参照）が好ましい範囲を外れて小さくなり過ぎる虞がある。

また、当該水性インキの固形分は、３０質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以上４０質量％以下であることがより好ましい。３０質量％以上とすることによって、揮発成分を少なくし、乾燥後の体積変化によって所望の凹凸形状を形成しにくい不具合を抑制できる。また、６０質量％以下とすることによって、インキの分散性を良好にしやすく、所望の粘度にすることが容易になる。

このような水性インキを用いて光吸収層１５を形成することによって、上述した凹凸形状を形成しやすく、且つ、単位光学要素１３が露出（単位光学要素１３に光吸収層１５によって覆われない部分が生じる）ことを抑制できる。なお、上記水性インキを塗布するのに用いるコートロールのロール径は、２００ｍｍ以上８００ｍｍ以下であることが好ましい。このような大きさのコートロールを用いることによって、上述した凹凸形状を有する光吸収部１５を形成しやすくなる。

そして、基材層１１の偏向層１２が配置された側とは反対側には、公知の方法により表面機能層１６を形成することができる。

なお、本形態では偏向層１２にサーキュラーフレネルレンズ形状を適用した例を示したので、当該形状の性質上、反射型スクリーンを製造する上記各工程は枚葉で行われることが好ましい。一方、偏向層にリニアフレネルレンズ形状を適用した場合には、偏向層を金型ロールや押し出し法により連続的に帯状に形成することが可能である。また、光反射部を形成する際にも、ロール状に巻いた当該帯状の積層体を順次巻き出しながら連続的に蒸着することができる。

以上説明した反射型スクリーン１０では、表面機能層１６と基材層１１との間に他の機能を有する層がさらに積層されていてもよい。これには例えば減光層や光散乱層を挙げることができる。

光散乱層は、母材中に光散乱材が混入され、これにより映像光の視野角を拡大して画面内の輝度の均一性を向上させることができる。母材を構成する材料は特に限定されることはないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）、アクリル系、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の各樹脂を挙げることができる。一方、光散乱材は、一例として、平均粒径が１．０μｍ以上１００μｍ以下程度であるシリカ（二酸化珪素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の透明物質からなる粒子を用いることができる。これによれば母材と光散乱材との屈折率差による界面反射、界面屈折を利用して光を散乱させることができる。

減光層は、外光の一部を吸収してコントラストを向上させる機能を有する層である。このような減光層は、母材となる樹脂に黒色の顔料が染料を混濁させたものを挙げることができる。母材を構成する材料は特に限定されることはないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）、アクリル系、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の各樹脂を挙げることができる。
このような減光層によれば、反射型スクリーンに入射される映像光以外の光の少なくとも一部を吸収させることができ、観察者に提供される映像光のコントラストを向上させることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
以下に示す条件で図２に示したような実施例１に係る反射型スクリーン（表面機能層を除く。）を作製した。
・表示面の大きさ：１００インチ（２２４０ｍｍ×１２６ｍｍ）
・層構成：基材層／偏向層／光吸収層
・基材層：ＭＢＳ製。厚さ１．５ｍｍ。
・偏向層（反射部除く。）：エポキシアクリレート樹脂製。サーキュラー形状。単位光学要素のピッチは１００μｍ。同心円状に並べられた単位光学要素の高さ（厚さ）は、外周部で５０μｍとなるように同心円の中心から連続的に変化させた。
・反射部：アルミニウム蒸着膜。厚さ約８００Å。
・光吸収層：黒色の水性インキを用いてロールコートで作製。粘度が２０℃で２０００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計（アナログＴ型 英弘精機株式会社製）により測定）。図５に示した各パラメータは以下のα＝２５°、β＝９０°ａ＝ｈ＝４０μｍ、ｂ＝３０μｍ、ｐ＝７０μｍ、ｘ＝３０μｍ、ｙ＝２０μｍ
通り。
・光吸収層を構成する水性インキの塗工方法：ロールコーター（ロール径：５００ｍｍ）

（比較例１）
１００μｍアプリケーターを用いて光吸収層を形成した以外は実施例１と同様にして、表面が平らな光吸収層を備える反射型スクリーンを作製した。

（評価）
実施例１および比較例１に係る反射型スクリーンを撓ませて、光吸収部の剥離やクラックの発生について評価した。
比較例１に係る反射型スクリーンでは、曲率半径Ｒ＝２ｍの撓みで光吸収層にクラックが生じた。一方、実施例１に係る反射型スクリーンでは、曲率半径Ｒ＝２ｍの撓みでは光吸収層にクラックが生じず、曲率半径Ｒを１．５ｍより小さくしたときにクラックが生じた。

１ 反射型映像投射システム
２ 映像源
１０ 反射型スクリーン
１１ 基材層
１２ 偏向層
１３ 単位光学要素
１３ａ 単位光学要素の頂
１３ｂ 単位光学要素間の溝の底
１３ｃ 第一面
１３ｄ 第二面
１４ 光反射部
１５ 光吸収層
１５ａ 光吸収層の凸部の頂
１５ｂ 光吸収層の凹部の底
１６ 表面機能層

Claims (4)

1. 映像源から投射された映像光を反射させて観察者に視認可能に表示する表示面を有する反射型スクリーンであって、
   前記表示面とは反対側である背面側に突出するように形成されるとともに表示面に沿って並列された複数の単位光学要素と、該単位光学要素のうち前記映像光が照射される部分に形成された、光を反射する光反射部と、を備えた偏向層、および、
   前記偏向層の前記背面側を覆うように形成された、光を吸収する光吸収層、を備え、
   前記光吸収層は、前記偏向層に沿うように形成されることによって、前記背面側に突出した凸部と、前記表示面側に凹んだ凹部と、を有しており、
   前記単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において、前記光吸収層の前記凹部の底が前記単位光学要素の頂より前記表示面側にある、
   反射型スクリーン。
2. 前記単位光学要素の並列方向に平行な厚さ方向断面において、
   隣り合う前記単位光学要素間の溝の底を通る線を補助線Ｄとし、
   前記補助線Ｄに平行で、且つ、前記光吸収層の前記凹部の底を通る線を補助線Ｃとし、
   前記補助線Ｄに平行で、且つ、前記単位光学要素の頂を通る線を補助線Ｂとし、
   前記補助線Ｄに平行で、且つ、前記光吸収層の前記凸部の頂を通る線を補助線Ａとし、
   前記補助線Ｄと前記補助線Ｃとの距離をｘとし、
   前記補助線Ｄと前記補助線Ｂとの距離をａとし、
   前記補助線Ｂと前記補助線Ａとの距離をｙとしたとき、
   （ａ／３）＜ｘ＜ａ、且つ、０＜ｙ＜ａとなる、
   請求項１に記載の反射型スクリーン。
3. 映像源から投射された映像光を反射させて観察者に視認可能に表示する表示面を有する反射型スクリーンの製造方法であって、
   前記表示面とは反対側である背面側に突出するように形成されるとともに表示面に沿って並列された複数の単位光学要素を形成する工程、
   前記単位光学要素のうち前記映像光が照射される部分に、光を反射する光反射部を形成する工程、並びに、
   前記単位光学要素および前記光反射部の前記背面側を覆うように、光を吸収する光吸収層を形成する工程、を有し、
   前記光吸収層は、粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下の組成物を塗布して乾燥させることによって形成される、
   反射型スクリーンの製造方法。
4. 映像光を出射する映像源と、
   前記映像源からの前記映像光を反射して観察者側に出射する請求項１または２に記載の反射型スクリーンと、を備える反射型映像投射システム。

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