JP4552733B2 - Screen and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、投射光により画像を表示するスクリーンに係り、特に反射型のスクリーン及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a screen that displays an image using projected light, and more particularly to a reflective screen and a method for manufacturing the same.
近年、会議等では発表者が資料を提示する手段としてデータプロジェクタが広く用いられ、一般家庭ではビデオプロジェクタや動画フィルムプロジェクタが普及しつつある。これらプロジェクタ装置では、光源から出力された光が、ライトバルブ(Light Valve)により空間的に変調されて画像光とされ、この画像光がレンズ等の照明光学系を通じて投影用スクリーン上に投影される。 In recent years, data projectors are widely used as a means for presenters to present materials in conferences and the like, and video projectors and movie film projectors are becoming popular in general households. In these projector apparatuses, light output from a light source is spatially modulated by a light valve to be image light, and this image light is projected onto a projection screen through an illumination optical system such as a lens. .
この種のプロジェクタに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。 Some projectors of this type can display a color image, and emit white light including three primary colors red (Red = R), green (Green = G), and blue (Blue = B) as a light source. A 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 light beams of each color of red light, green light, and blue light by the illumination optical system, and these light beams are converged on a predetermined optical path. These light beams are spatially modulated by the liquid crystal panel in accordance with the image signal, the modulated light beams are combined as color image light by the light combining unit, and the combined color image light is enlarged and projected onto the screen by the projection lens.
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として、光源に狭帯域三原色光源、例えば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装置と同様にして、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。 Recently, as a projector capable of displaying a color image, a narrow band three primary color light source, for example, a laser oscillator that emits narrow band light of each of the three primary colors is used as a light source, and a diffraction grating type light valve (GLV: Grating) is used as a light valve. Devices using light valves have been developed. In this projector, the light beams of the respective colors emitted from the laser oscillator are spatially modulated by the GLV in accordance with the image signal. The light beam thus modulated is combined as color image light by the light combining unit in the same manner as the projector device described above, and the combined color image light is enlarged and projected onto the screen by the projection lens.
このようなプロジェクタに対して、投影画像を表示するスクリーンには大別して透過型と反射型がある。透過型スクリーンは、スクリーン背後のプロジェクタから投射される画像光を透過して透過光により投影画像を見ることができるようにしたものであり、反射型スクリーンは、スクリーン前方のプロジェクタから投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である。 For such projectors, screens for displaying projected images are roughly classified into transmission types and reflection types. The transmissive screen transmits image light projected from the projector behind the screen so that the projected image can be seen by the transmitted light. The reflective screen is an image projected from the projector in front of the screen. The projection image can be seen by reflected light and reflected light.
反射型のスクリーンとしては、プロジェクタからの投射光を反射し散乱するビーズスクリーンやホワイトスクリーンが用いられているが、このようなスクリーンは、投射光以外の光すなわち外光も反射し、外光のレベルとともに黒レベル(黒色映像輝度)も上昇するため、外光レベルの高い明光下ではコントラスト(=白レベル/黒レベル)の低い画像しか表示することができず、部屋を暗くして外光レベルを下げる必要があった。 As the reflective screen, a bead screen or a white screen that reflects and scatters the projection light from the projector is used, but such a screen also reflects light other than the projection light, that is, external light, Since the black level (black video brightness) increases with the level, only images with a low contrast (= white level / black level) can be displayed under bright light with a high external light level. It was necessary to lower.
これに対して、反射層の前に光吸収層を設けることによって黒レベルの低下を図り、外光下のコントラストを向上させるスクリーンが提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この場合、外光のみならず投射光も光吸収層によって低減されてしまうため白レベルが下がり、スクリーンゲイン(輝度)が低下するとともに、明光下のコントラストの向上にも限界があった。 On the other hand, a screen has been proposed in which a light absorbing layer is provided in front of a reflective layer to reduce the black level and improve the contrast under external light (see, for example, Patent Document 1). However, in this case, not only the outside light but also the projection light is reduced by the light absorption layer, so the white level is lowered, the screen gain (brightness) is lowered, and there is a limit to improving the contrast under bright light.
また、図26に示すように、スクリーン表面の拡散板101の上に、複数の突起102を有する透明層103を設け、各突起の側面に黒色塗料からなる不透明層104を設けることによって、周辺から入射する外光を吸収させ、白レベルを下げることなく外光下のコントラストを向上させるスクリーンが提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、この場合も、スクリーン正面から入射する外光は吸収されず、明光下のコントラストの向上に限界があるとともに、突起の形成や突起側面の不透明層の形成に時間と手間がかかるという問題があった。
上述したように、従来技術では、外光レベルの高い明光下において明るく鮮明な映像を表示することができる、高輝度、高コントラストのスクリーンを得ることは困難であった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、複雑な構造を有することなく、明光下において高輝度、高コントラスト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。
As described above, with the conventional technology, it has been difficult to obtain a high-brightness and high-contrast screen that can display a bright and clear image under bright light with a high external light level.
The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a screen capable of realizing high brightness and high contrast under bright light without having a complicated structure, and a method for manufacturing the same.
前記課題を解決するために、第1の発明は、
投射光により画像を表示するスクリーンにおいて、
複数の金属酸化物膜と透過性を有する光吸収薄膜よりなる光学多層膜と、この光学多層膜の透過光を反射する反射層とからなり、投射光に対応する特定波長領域の光に対して反射特性を有し、特定波長領域を除く波長領域の光に対して吸収特性を有する選択反射層と、
選択反射層の反射光を散乱させる拡散層と、
選択反射層と拡散層とを貼り合わせる粘着剤層と
を備え、
反射層直上の金属酸化物膜は、吸収特性の波長領域が投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように屈折率及び/または膜厚が調整されてなり、
粘着剤層は、緑色波長領域の光を吸収するものであり、
粘着剤層では、選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである赤色波長領域の光の透過率が最も高く、かつ選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである、緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっていることを特徴とするスクリーンである。
第2の発明は、
投射光により画像を表示するスクリーンにおいて、
複数の金属酸化物膜と透過性を有する光吸収薄膜よりなる光学多層膜と、この光学多層膜の透過光を反射する反射層とからなり、投射光に対応する特定波長領域の光に対して反射特性を有し、特定波長領域を除く波長領域の光に対して吸収特性を有する選択反射層と、
選択反射層の反射光を散乱させる拡散層と
を備え、
反射層直上の金属酸化物膜は、吸収特性の波長領域が投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように屈折率及び/または膜厚が調整されてなり、
拡散層は、緑色波長領域の光を吸収するものであり、
拡散層では、選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである赤色波長領域の光の透過率が最も高く、かつ、選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっていることを特徴とするスクリーンである。
In order to solve the above-described problem, the first invention provides:
In a screen that displays an image by projected light,
An optical multilayer film composed of a plurality of metal oxide films and a light-absorbing thin film having transparency, and a reflective layer that reflects the transmitted light of the optical multilayer film, and for light in a specific wavelength region corresponding to the projection light A selective reflection layer having reflection characteristics and having absorption characteristics for light in a wavelength region excluding a specific wavelength region;
A diffusion layer for scattering the reflected light of the selective reflection layer;
An adhesive layer that bonds the selective reflection layer and the diffusion layer together,
The metal oxide film immediately above the reflective layer has a wavelength range of absorption characteristics between the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component, and between the wavelength of the emission line peak of the green component and the wavelength of the blue component. The refractive index and / or the film thickness is adjusted to be between the wavelengths of the emission line peak,
The pressure-sensitive adhesive layer absorbs light in the green wavelength region,
The adhesive layer has the highest light transmittance in the red wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions that exhibit high reflection characteristics in the selective reflection layer, and a plurality of specific indications that exhibit high reflection characteristics in the selective reflection layer. The screen is characterized in that the transmittance of light in the green wavelength region, which is one of the wavelength regions, is the lowest.
The second invention is
In a screen that displays an image by projected light,
An optical multilayer film composed of a plurality of metal oxide films and a light-absorbing thin film having transparency, and a reflective layer that reflects the transmitted light of the optical multilayer film, and for light in a specific wavelength region corresponding to the projection light A selective reflection layer having reflection characteristics and having absorption characteristics for light in a wavelength region excluding a specific wavelength region;
A diffusion layer that scatters the reflected light of the selective reflection layer, and
The metal oxide film immediately above the reflective layer has a wavelength range of absorption characteristics between the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component, and between the wavelength of the emission line peak of the green component and the wavelength of the blue component. The refractive index and / or the film thickness is adjusted to be between the wavelengths of the emission line peak,
The diffusion layer absorbs light in the green wavelength region,
The diffusion layer has the highest light transmittance in the red wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions that exhibit high reflection characteristics in the selective reflection layer, and a plurality of specific indications that exhibit high reflection characteristics in the selective reflection layer. The screen is characterized in that the transmittance of light in the green wavelength region, which is one of the wavelength regions, is the lowest.
第1および第2の発明においては、光学多層膜と反射層とで構成される選択反射層に入射した光のうち、投射光に対応する特定波長領域の光が反射され、それ以外の波長領域の光は吸収される。これにより、投射光に依る白レベルをほとんど下げることなく、外光に依る黒レベルを下げることが可能となり、明光下において高輝度、高コントラストのスクリーンが得られる。 In the first and second inventions, light in a specific wavelength region corresponding to the projection light is reflected from the light incident on the selective reflection layer composed of the optical multilayer film and the reflection layer, and the other wavelength regions Light is absorbed. As a result, it is possible to reduce the black level due to the outside light almost without lowering the white level due to the projection light, and a screen with high brightness and high contrast can be obtained under bright light.
上記選択反射層に用いられる反射層は、例えば、金属基板、基板上に形成される金属膜、あるいは光学多層膜に形成される金属膜であり、その金属材料としては、好ましくはAl、Nb及びAgのいずれかの金属又は合金が用いられる。金属膜の場合、光が透過しない厚さが必要で、50nm以上が好ましい。 The reflection layer used for the selective reflection layer is, for example, a metal substrate, a metal film formed on the substrate, or a metal film formed on an optical multilayer film. The metal material is preferably Al, Nb, and Any metal or alloy of Ag is used. In the case of a metal film, a thickness that does not allow light to pass through is required, and is preferably 50 nm or more.
光学多層膜は、複数の金属酸化物膜と少なくとも1層の透過性を有する光吸収薄膜が積層されてなる。金属酸化物膜は、例えば、Nb2O5、TiO2、Ta2O5、Al2O3又はSiO2からなる誘電体膜、あるいはIn2O3、SnO2、ZnO、In2O3−SnO2化合物、またはこれらのいずれかに金属がドープされた材料からなる導電膜などが用いられる。また、可視波長領域で透明な熱硬化性樹脂等も用いることができる。
ここで、金属酸化物膜は金属酸化物膜の屈折率と反射させたい波長領域すなわち特定波長領域に応じて設計されるが、前記反射膜直上の金属酸化物膜以外の金属酸化物膜は反射する光の色度バランスをとるために屈折率及び/または膜厚が調整されるとよい。
The optical multilayer film is formed by laminating a plurality of metal oxide films and at least one light-absorbing thin film having transparency. The metal oxide film is, for example, a dielectric film made of Nb 2 O 5 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 or SiO 2 , or In 2 O 3 , SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 − A conductive film made of a SnO 2 compound or a material in which any of these is doped with a metal is used. A thermosetting resin that is transparent in the visible wavelength region can also be used.
Here, the metal oxide film is designed according to the refractive index of the metal oxide film and the wavelength region to be reflected, that is, the specific wavelength region, but the metal oxide film other than the metal oxide film directly above the reflective film is reflective. The refractive index and / or the film thickness may be adjusted in order to balance the chromaticity of the light.
特定波長領域は、投射光の主要構成波長領域、例えばRGBの三原色波長領域が選択される。また、投射光の光源においてRGBの各色光の強度が異なる場合、光学多層膜の膜構成及び膜厚設計によって選択反射層のRGB各色光に対する反射強度を調整することで、RGB各色光の強度のばらつきによる映像の色の偏りを補正することも可能である。 As the specific wavelength region, the main component wavelength region of the projection light, for example, the RGB primary color wavelength region is selected. In addition, when the intensity of each color light of RGB is different in the light source of the projection light, the intensity of each color light of RGB is adjusted by adjusting the reflection intensity of each color light of RGB of the selective reflection layer according to the film configuration and film thickness design of the optical multilayer film. It is also possible to correct the color deviation of the image due to variations.
透過性を有する光吸収薄膜は、屈折率が1以上で吸収係数が0.5以上の材料により形成される。このような材料としては、Nb、Nb系合金、C、Cr、Fe、Ge、Ni、Pd、Pt、Rh、Ti、TiN、TiNxWy、Mn、Ru、PbTe等が挙げられる。膜厚は2〜20nmの範囲が好ましい。2nm未満では目的とする光吸収が得られず、20nmを超えると必要な透過性が損なわれるおそれがある。 The light-absorbing thin film having transparency is formed of a material having a refractive index of 1 or more and an absorption coefficient of 0.5 or more. Examples of such materials include Nb, Nb-based alloys, C, Cr, Fe, Ge, Ni, Pd, Pt, Rh, Ti, TiN, TiN x W y , Mn, Ru, and PbTe. The film thickness is preferably in the range of 2 to 20 nm. If it is less than 2 nm, the intended light absorption cannot be obtained, and if it exceeds 20 nm, the necessary transparency may be impaired.
なお、視認性の良好な映像を表示するために、選択反射層の上に反射光を散乱させる拡散層が形成されることが好ましい。ここで、前記拡散層と選択反射層との間に、両者を接合し前記特定波長領域の光を吸収する色素を含有する粘着剤層を備えることがより好ましく、該粘着剤層がさらに黒色色素を含有することがとくに好ましい。
また、拡散層の代わりに、基板表面に拡散構造となる複数の凸部又は凹部を設けて、その上に均一な膜厚の選択反射層を形成する構成としてもよい。
In order to display an image with good visibility, it is preferable that a diffusion layer that scatters reflected light is formed on the selective reflection layer. Here, it is more preferable to provide a pressure-sensitive adhesive layer containing a dye that joins both the diffusion layer and the selective reflection layer and absorbs light in the specific wavelength region, and the pressure-sensitive adhesive layer further includes a black dye. It is particularly preferable to contain
Further, instead of the diffusion layer, a plurality of convex portions or concave portions having a diffusion structure may be provided on the substrate surface, and a selective reflection layer having a uniform film thickness may be formed thereon.
第3の発明は、
複数の金属酸化物膜と透過性を有する光吸収薄膜よりなる光学多層膜と、この光学多層膜の透過光を反射する反射層とを形成し、特定波長領域の光に対して反射特性を有し、特定波長領域を除く波長領域の光に対して吸収特性を有する選択反射層とする選択反射層形成工程と、
選択反射層と拡散層とを粘着剤層を介して貼り合わせる工程と
を含み、
選択反射層形成工程は、吸収特性の波長領域が投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように反射層直上の金属酸化物膜の屈折率及び/または膜厚を設定する工程を含み、
粘着剤層は、緑色波長領域の光を吸収するものであり、
粘着剤層では、選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである赤色波長領域の光の透過率が最も高く、かつ、選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっていることを特徴とするスクリーンの製造方法である。
第4の発明は、
複数の金属酸化物膜と透過性を有する光吸収薄膜よりなる光学多層膜と、この光学多層膜の透過光を反射する反射層とを形成し、特定波長領域の光に対して反射特性を有し、特定波長領域を除く波長領域の光に対して吸収特性を有する選択反射層とする選択反射層形成工程と、
選択反射層上に拡散層を形成する工程と
を含み、
選択反射層形成工程は、吸収特性の波長領域が投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように反射層直上の金属酸化物膜の屈折率及び/または膜厚を設定する工程を含み、
拡散層は、緑色波長領域の光を吸収するものであり、
拡散層では、選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである赤色波長領域の光の透過率が最も高く、かつ、選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっていることを特徴とするスクリーンの製造方法である。
The third invention is
An optical multilayer film composed of a plurality of metal oxide films and a light-absorbing thin film having transparency, and a reflective layer that reflects the light transmitted through the optical multilayer film are formed, and has reflection characteristics for light in a specific wavelength region. And a selective reflection layer forming step that forms a selective reflection layer having absorption characteristics with respect to light in a wavelength region other than the specific wavelength region ,
Bonding the selective reflection layer and the diffusion layer through the pressure-sensitive adhesive layer,
In the selective reflection layer forming step, the wavelength region of the absorption characteristic is between the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component, and between the wavelength of the emission line peak of the green component and the emission line peak of the blue component. Including the step of setting the refractive index and / or film thickness of the metal oxide film immediately above the reflective layer so as to be between the wavelengths,
The pressure-sensitive adhesive layer absorbs light in the green wavelength region,
The pressure-sensitive adhesive layer has the highest light transmittance in the red wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions exhibiting high reflection characteristics in the selective reflection layer, and a plurality of light reflection characteristics in the selective reflection layer. The screen manufacturing method is characterized in that the transmittance of light in the green wavelength region which is one of the specific wavelength regions is the lowest.
The fourth invention is:
An optical multilayer film composed of a plurality of metal oxide films and a light-absorbing thin film having transparency, and a reflective layer that reflects the light transmitted through the optical multilayer film are formed, and has reflection characteristics for light in a specific wavelength region. And a selective reflection layer forming step that forms a selective reflection layer having absorption characteristics with respect to light in a wavelength region other than the specific wavelength region ,
Forming a diffusion layer on the selective reflection layer,
In the selective reflection layer forming step, the wavelength region of the absorption characteristic is between the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component, and between the wavelength of the emission line peak of the green component and the emission line peak of the blue component. Including the step of setting the refractive index and / or film thickness of the metal oxide film immediately above the reflective layer so as to be between the wavelengths,
The diffusion layer absorbs light in the green wavelength region,
The diffusion layer has the highest light transmittance in the red wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions that exhibit high reflection characteristics in the selective reflection layer, and a plurality of specific indications that exhibit high reflection characteristics in the selective reflection layer. The screen manufacturing method is characterized in that the transmittance of light in the green wavelength region, which is one of the wavelength regions, is the lowest.
ここで、前記選択反射層形成工程は、前記選択反射層が反射する光の色度バランスをとるために前記反射膜直上の金属酸化物膜以外の金属酸化物膜の屈折率及び/または膜厚を設定する工程を含むことが好適である。 Here, in the selective reflection layer forming step, in order to balance the chromaticity of light reflected by the selective reflection layer, the refractive index and / or the film thickness of the metal oxide film other than the metal oxide film immediately above the reflection film. It is preferable to include a step of setting.
本発明のスクリーンによれば、特定波長領域の光を反射し、それ以外の光を吸収する選択反射層を、光学多層膜と反射層とで構成して備えることにより、投射光を主に反射して、外光は大部分吸収することが可能となり、明光下において高輝度、高コントラストのスクリーンを実現することができる。また、RGBの各色波長領域の反射強度が調整された選択反射層を用いることにより、色バランスのとれた映像を提供することができる。 According to the screen of the present invention, the selective reflection layer that reflects the light in the specific wavelength region and absorbs the other light is configured by the optical multilayer film and the reflection layer, thereby mainly reflecting the projection light. Thus, most of the outside light can be absorbed, and a screen with high brightness and high contrast can be realized under bright light. Further, by using a selective reflection layer in which the reflection intensity in each of the RGB color wavelength regions is adjusted, it is possible to provide an image with a color balance.
本発明のスクリーンの製造方法によれば、特定波長領域の光に対して反射特性を有し、特定波長領域を除く波長領域の光に対して吸収特性を有し、明光下において高輝度、高コントラストのスクリーンを容易に得ることができる。 According to the method for manufacturing a screen of the present invention, it has a reflection characteristic for light in a specific wavelength region, has an absorption characteristic for light in a wavelength region other than the specific wavelength region, and has high brightness and high brightness under bright light. A contrast screen can be easily obtained.
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、本発明のスクリーンの第1の実施の形態を示すもので、基板1上に、RGB三原色波長領域のような特定波長領域の光を反射し、それ以外の波長領域の光を吸収する選択反射層2として、金属膜3と、金属酸化物膜4Di(i=1、2、…)及び透過性を有する光吸収薄膜4Mj(j=1、2、…)よりなる光学多層膜4とが形成されており、さらにその上に選択反射層2の反射光を散乱させる拡散層5が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of a screen according to the present invention, in which light on a specific wavelength region such as the RGB primary color wavelength region is reflected on a
基板1はスクリーンを支持するものであり、種々の材料を使用することができる。スクリーンとして可撓性を持たせたい場合には、厚さが例えば百μm単位のプラスチックフィルムが用いられる。このようなプラスチック材料としては、例えばポリカーボネート(PC)、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)等が挙げられる。
The
選択反射層2は、プロジェクタからの投射光を主に反射し、それ以外の波長領域光を吸収するよう、投射光の波長領域、例えば三原色波長領域に合わせて設計されるもので、投射光の波長領域はプロジェクタの光源によって異なる。このような選択反射層2は、金属膜3と、少なくとも金属酸化物膜4D1及び透過性を有する光吸収薄膜4M1を含む光学多層膜4とにより構成される。
The
金属膜3は、光学多層膜4を透過した光を反射する反射層として形成されるもので、好ましくは可視波長領域において略均一に反射率の高い金属材料、例えばAl、Ag、Nb等の金属あるいは合金(例えば、AlSiCu等のAl系合金やAgPdCu等のAg系合金など)が用いられる。膜厚は、光が透過しない厚さが必要で、50nm以上が好ましい。このような金属膜3は、蒸着法やスパッタリング法等を用いて基板1上に成膜される。
The
光学多層膜4を構成する金属酸化物膜4Diは、例えばNb2O5(五酸化ニオブ)、TiO2(二酸化チタン)、Ta2O5(五酸化タンタル)、Al2O3(酸化アルミニウム)又はSiO2(二酸化シリコン)などの透明な誘電体膜、あるいはIn2O3(酸化インジウム)、SnO2(酸化錫)、ZnO(酸化亜鉛)、In2O3−SnO2化合物(ITO)、またはこれらのいずれかに金属がドープされた材料(例えば、ZnO:Al、ZnO:Gaなど)からなる透明な導電膜からなり、金属膜3又は光吸収薄膜4Mj上に、例えばスパッタリング法を用いて成膜される。また、金属酸化物膜4Diは可視波長領域で透明な樹脂膜でもよい。この場合、熱や紫外線で硬化する熱硬化性樹脂等を用いて塗布法により形成することができる。
The metal oxide film 4Di constituting the
透過性を有する光吸収薄膜4Mjは、屈折率が1以上で吸収係数が0.5以上の材料により形成される。このような材料としては、例えば、Nb、Nb系合金、C、Cr、Fe、Ge、Ni、Pd、Pt、Rh、Ti、TiN、TiNxWy、Mn、Ru、PbTe等が挙げられる。膜厚は2〜20nmの範囲が好ましい。2nm未満では十分な光吸収性が得られず、20nmを超えると光透過性が得られないおそれがある。光吸収薄膜4Mjは金属酸化物膜4Di上に、例えばスパッタリング法を用いて成膜される。 The light absorbing thin film 4Mj having transparency is formed of a material having a refractive index of 1 or more and an absorption coefficient of 0.5 or more. Examples of such materials include Nb, Nb-based alloys, C, Cr, Fe, Ge, Ni, Pd, Pt, Rh, Ti, TiN, TiN x W y , Mn, Ru, and PbTe. The film thickness is preferably in the range of 2 to 20 nm. If the thickness is less than 2 nm, sufficient light absorption cannot be obtained, and if it exceeds 20 nm, the light transmittance may not be obtained. The light absorbing thin film 4Mj is formed on the metal oxide film 4Di by using, for example, a sputtering method.
上記選択反射層2は、例えば三原色波長領域の光に対して、例えば反射率が60%以上という高い反射特性を有するとともに、この三原色波長領域以外の波長領域の光に対しては、例えば吸収率が50%以上という高い吸収特性を有するように、光学多層膜の設計が行われる。ここで、金属酸化物膜4Diの各膜厚は、その各膜の厚さをd、その各膜の屈折率をn、この光学多層膜に入射した光のうち反射させたい光の各波長をλとすると、各膜の光学的厚さndが各波長λに対して数1に示した式を満足するように設計される。
The
(数1)
nd=λ(α±1/4)(但し、αは自然数である)
(Equation 1)
nd = λ (α ± 1/4) (where α is a natural number)
この式に従って、三原色波長領域それぞれに反射率ピークを有するように設計すると、すなわち、金属酸化物膜4Diにおいてλとして三原色波長を設定し、該三原色それぞれの波長ごとにαの値を調整し光学的厚さndがほぼ同じ値をとるようにすると、光学的厚さndは結果的に前記三原色波長における最小公倍数となることから、金属酸化物膜4Diは厚膜となる。さらに金属酸化物膜4Diの材料すなわち屈折率を適切に選択することにより、必要な厚膜の膜厚を決定することができ、この金属酸化物膜4Diだけで目的の三原色波長すべての反射を満足するようになるので光学多層膜4の積層数を低減することができる。例えば、金属膜3直上の金属酸化物膜4D1の光学膜厚(nd)を1000以上とすると(すなわち金属酸化物膜の構成材料がNb2O5(n=2.3)ではd=435nm以上、SiO2(n=1.46)ではd=685nm以上とすると)、金属酸化物膜4Diとしては金属酸化物膜4D1の1層で三原色波長領域それぞれに反射率ピークを作ることが可能である。
In accordance with this equation, when designing so as to have a reflectance peak in each of the three primary color wavelength regions, that is, the three primary color wavelengths are set as λ in the metal oxide film 4Di, and the value of α is adjusted for each of the wavelengths of the three primary colors. When the thickness nd takes substantially the same value, the optical thickness nd results in the least common multiple at the three primary colors, so that the metal oxide film 4Di becomes a thick film. Further, by appropriately selecting the material of the metal oxide film 4Di, that is, the refractive index, it is possible to determine the required thickness of the thick film, and this metal oxide film 4Di alone satisfies the reflection of all the desired three primary wavelengths. As a result, the number of stacked
また例えば、Alからなる金属膜3上に、光学多層膜4としてNb2O5からなる金属酸化物膜4D1と、Nbからなる光吸収薄膜4M1を順次積層した構成においては、設計により図2に示すような光学特性を有する選択反射層2が得られる。これは、三原色波長域光に対して、例えば80%以上の高い反射率を有し、この三原色波長域光以外の波長領域の光に対しては、例えば80%以上の高い吸収率を有し、また全波長領域の光に対して例えば略0%の透過率を有するよう設計されたもので、Al膜(金属膜3)の厚さが50nm、Nb2O5膜(金属酸化物膜4D1)の厚さが539nm、Nb膜(光吸収薄膜4M1)の厚さが6nmである。なお、ここでは赤色光(R)の波長領域が642nm前後、緑色光(G)の波長領域が532nm前後、青色光(B)の波長領域が457nm前後の場合を例にあげて設計されている。
Further, for example, in a configuration in which a metal oxide film 4D1 made of Nb 2 O 5 and a light absorption thin film 4M1 made of Nb are sequentially laminated on the
ところで、金属酸化物膜4D1の下に金属膜3が設けられた構成においては、光学多層膜に入射した光の位相が反転するため、前述の金属酸化物膜単体を前提とした反射率曲線における反射率ピークは吸収率ピークとなる。したがって、前記数1の式を用いると吸収率ピークの波長領域としての位置を調整することが可能となる。すなわち、金属酸化物膜4Diの各膜厚は、その各膜の厚さをd、その各膜の屈折率をn、この光学多層膜に入射した光のうち吸収させたい光の各波長をλとすると、反射(吸収)特性として外光など映像として排除したい光の波長領域に吸収率ピークを持ってくるという観点で金属酸化物膜の光学的厚さndを設計することができる。
By the way, in the configuration in which the
数1の式に従って、三原色波長領域以外の波長領域に吸収率ピークを有するように設計すると、すなわち、金属酸化物膜4D1においてλが投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように設定し、該赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間それぞれの波長ごとにαの値を調整し光学的厚さndがほぼ同じ値をとるようにする。さらに金属酸化物膜4D1の材料すなわち屈折率を適切に選択することにより、必要な膜厚を決定することができ、この金属酸化物膜4D1だけで目的の投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間それぞれの波長における吸収を満足するようになる。例えば、投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間の波長を629nm、緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間の波長を498nmとし、金属膜3直上の金属酸化物膜4D1の構成材料をNb2O5(n=2.3)とすると、該金属酸化物膜4D1の膜厚d≒450nmあるいはd≒560nmが得られ、これらの膜厚で金属酸化物膜4D1を形成することで、投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間それぞれの波長において吸収率ピークを作ることが可能となる。なお、金属酸化物膜4D1の膜厚を設定するに当って、合わせてその構成材料を選択することにより屈折率を調整するようにしてもよい。
When designed to have an absorptivity peak in a wavelength region other than the three primary color wavelength regions according to the equation (1), that is, in the metal oxide film 4D1, λ is the wavelength of the emission line peak of the red component and the emission line peak of the green component. Between the wavelength of the green component and the wavelength of the emission line peak of the green component and the wavelength of the emission line peak of the blue component, and the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component Meanwhile, the value of α is adjusted for each wavelength between the wavelength of the emission line peak of the green component and the wavelength of the emission line peak of the blue component so that the optical thickness nd takes substantially the same value. Further, by appropriately selecting the material of the metal oxide film 4D1, that is, the refractive index, the required film thickness can be determined, and the wavelength of the bright line peak of the red component of the target projection light can be determined only by this metal oxide film 4D1. And the green component emission line peak wavelength, and the green component emission line peak wavelength and blue component emission line peak wavelength, the absorption at each wavelength is satisfied. For example, the wavelength between the emission line peak wavelength of the red component and the emission line peak wavelength of the green component of the projection light is 629 nm, and the wavelength between the emission line peak wavelength of the green component and the emission line peak wavelength of the blue component is 498 nm. When the constituent material of the metal oxide film 4D1 immediately above the
ここで、選択反射層2を、Alの金属膜3上に、光学多層膜4として、Nb2O5(450nm厚)の金属酸化物膜4D1、Nb(3nm厚)の光吸収薄膜4M1、Nb2O5(450nm厚)の金属酸化物膜4D2が順次積層された構成のもの(サンプル1)と、選択反射層2を、Alの金属膜3上に、光学多層膜4として、Nb2O5(560nm厚)の金属酸化物膜4D1、Nb(3nm厚)の光吸収薄膜4M1、Nb2O5(560nm厚)の金属酸化物膜4D2が順次積層された構成のもの(サンプル2)とを作製し、それぞれのサンプルについてプロジェクタ光の入射角と色ずれとの関係を調査した。プロジェクタ光源としてUHPランプを光源としたプロジェクタ(ソニー(株)製HS50)を用い、そのプロジェクタからの白色光を入射角0,40,50度と変化させて投射し、その反射光を分光放射輝度計(フォトリサーチ社製PR650)により色座標xyを測定した。ついで、その色座標xyからCIE1976 USC色度図に基づき色座標u´v´に変換した後、u´v´色度図上での距離による色差を計算し、次の式に従って入射角0度からの色ずれ(ΔJND)を求めた。
Here, the
(数2)
ΔJND=(Δu´2+Δv´2)2/1/0.004
(Equation 2)
ΔJND = (Δu ′ 2 + Δv ′ 2 ) 2/1 /0.004
その結果を表1に示す。
プロジェクタ光の入射角が大きくなるにつれ、サンプル2の色ずれ(ΔJND)が非常に大きくなる。それに対して、サンプル1では色ずれは比較的小さい。そのため、金属酸化物膜4D1の膜厚はスクリーンの観察角度が大きい場合でも色ずれの小さい、450nmとすることが好ましいことが分かる。
The results are shown in Table 1.
As the incident angle of the projector light increases, the color shift (ΔJND) of
つぎに、図3(a)に前記サンプル1の反射特性を示す。その結果、投射光の青色波長領域における反射率が比較的低く、色度バランスが悪いことが示唆された。そこで、金属酸化物膜4D2の屈折率及び/または膜厚を調整することにより、選択反射層2が反射する光の色度バランスの調整を行った。具体的には、金属酸化物膜4D2の構成材料を選択することにより屈折率を決定し、その膜厚を変化させながら、反射光の色度バランスが基準スクリーン(ホワイトスクリーン)の反射光の色度バランスに最も近づく膜厚を検討した。その結果、金属酸化物膜4D2の構成材料をNb2O5とした場合、その膜厚は330nmであった。
Next, the reflection characteristic of the
図3(b)に、Alの金属膜3上に、光学多層膜4として、Nb2O5(450nm厚)の金属酸化物膜4D1、Nb(3nm厚)の光吸収薄膜4M1、Nb2O5(330nm厚)の金属酸化物膜4D2が順次積層された構成のもの(サンプル3)を作製し、その反射特性を測定した結果を示す。投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間の波長と、緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間の波長に吸収率ピークを有したまま、青色波長領域の反射率が向上していることが分かる。
In FIG. 3B, an
また、サンプル1,3について、プロジェクタ(ソニー(株)製HS50)から白色光を入射角0で投射し、その反射光を分光放射輝度計(フォトリサーチ社製PR650)により色座標xyを測定した。ついで、前記プロジェクタの白色光の色座標を基準として、数2の式に従ってそれぞれのサンプルの色ずれ(ΔJND)を求めた。
For
その結果を表2に示す。サンプル1に比べてサンプル3の色座標xyはともに小さくなっており、選択反射膜2の青色波長領域の反射率を向上することで、反射光も青色方向にシフトさせることができ、色ずれも小さくすることができた。
The results are shown in Table 2. The color coordinate xy of the
このような構成を有する選択反射層2は、三原色波長域光に対して高反射特性を有し、三原色波長域光以外の波長領域の光に対して高吸収特性を有するので、外光レベルが高い環境でもスクリーンの白レベルは高いままで黒レベルは低く抑えられる。また、選択反射層2を構成する光学多層膜4の積層数が少なく、膜厚が薄いことから、可撓性を有する基板を用いることで、可撓性を有するスクリーンを作成することができる。
The
また、本発明では金属酸化物膜4Diを厚膜にすることにより、光学多層膜4としての積層数が低減できるとともに、金属酸化物膜4Diの膜厚の合わせ込みが容易となり、光学多層膜4を製造し易くなるという効果がある。
Further, in the present invention, by making the metal oxide film 4Di thick, the number of laminated layers as the
本来、金属酸化物膜4Diをスクリーンとして大面積に成膜しようとするとその膜厚が設計膜厚からずれることがあるが、この膜厚ずれにより選択反射層2の光学特性がスクリーンとして問題となる可能性がある。本発明では金属酸化物膜4Diの膜厚ずれによる光学特性の変化が大きいため、その膜厚ずれを容易に検出でき、その膜厚補正が可能である。以下、その検出方法について説明する。
Originally, when the metal oxide film 4Di is formed on a large area as a screen, the film thickness may deviate from the designed film thickness. However, the optical characteristic of the
図4は、金属膜3(Al)上にNb2O5からなる金属酸化物膜4D1を形成した段階のものの反射特性を示した図である。図中、曲線(a)は金属酸化物膜4D1の膜厚が設計膜厚(450nm)である場合の反射特性を示しており、反射率のボトムである吸収ピークA,B,Cを有している。また、曲線(b)は金属酸化物膜4D1の膜厚が設計膜厚よりも1%厚い場合、曲線(c)は設計膜厚よりも1%薄い場合の反射特性を示している。 FIG. 4 is a diagram showing the reflection characteristics at the stage where the metal oxide film 4D1 made of Nb 2 O 5 is formed on the metal film 3 (Al). In the figure, curve (a) shows the reflection characteristics when the thickness of the metal oxide film 4D1 is the designed thickness (450 nm), and has absorption peaks A, B, and C which are the bottoms of the reflectance. ing. Curve (b) shows the reflection characteristics when the metal oxide film 4D1 is 1% thicker than the designed film thickness, and curve (c) shows the reflection characteristics when the film thickness is 1% thinner than the designed film thickness.
ここで、反射特性のカーブは金属酸化物膜4Diの膜厚の変動により波長軸方向に平行移動(シフト)する傾向があり、これに伴って吸収ピークも金属酸化物膜4Diの膜厚が設計膜厚よりも薄い場合には短波長側に、設計膜厚よりも厚い場合には長波長側にシフトし、そのシフト量は膜厚ずれの大きさに比例する。したがって、曲線(a)における吸収ピークA,B,Cのいずれかに相当する吸収ピークをモニターしておけば、金属酸化物膜4Diの膜厚ずれの検出が可能である。 Here, the reflection characteristic curve tends to translate (shift) in the direction of the wavelength axis due to the variation in the thickness of the metal oxide film 4Di, and accordingly, the absorption peak is designed to be the thickness of the metal oxide film 4Di. When it is thinner than the film thickness, it shifts to the short wavelength side, and when it is thicker than the design film thickness, it shifts to the long wavelength side, and the shift amount is proportional to the magnitude of the film thickness deviation. Therefore, if the absorption peak corresponding to any of the absorption peaks A, B, and C in the curve (a) is monitored, it is possible to detect the film thickness deviation of the metal oxide film 4Di.
例えば図4において、曲線(a)の吸収ピークBの位置(波長約495nm)を予め確認しておき、製造したものの反射特性を測定してその吸収ピークBに相当する吸収ピークの位置と比較することで、金属酸化物膜4D1の膜厚ずれの有無が分かる。また、膜厚ずれ量(実際の膜厚と設計膜厚との差)と吸収ピークのシフト量との相関を予め求めておけば、吸収ピークの位置を測定するだけで製造した金属酸化物膜4Diの膜厚ずれ量が分かり補正が容易である。図4においては金属酸化物膜4D1の設計膜厚に対して1%の膜厚ずれでも検出できることを示している。 For example, in FIG. 4, the position of the absorption peak B (wavelength of about 495 nm) on the curve (a) is confirmed in advance, and the reflection characteristics of the manufactured product are measured and compared with the position of the absorption peak corresponding to the absorption peak B. Thus, the presence or absence of a film thickness deviation of the metal oxide film 4D1 can be known. In addition, if the correlation between the film thickness deviation amount (difference between the actual film thickness and the designed film thickness) and the shift amount of the absorption peak is obtained in advance, the metal oxide film manufactured by simply measuring the position of the absorption peak The amount of 4Di film thickness deviation is known and correction is easy. FIG. 4 shows that detection can be made even with a film thickness deviation of 1% with respect to the design film thickness of the metal oxide film 4D1.
また、このときの金属膜3、金属酸化物膜4D1、光吸収薄膜4M1の厚さを基準として、全ての膜の膜厚を同じ割合で変化させると、RGBの各波長領域において、図5の(1)〜(3)に示したような反射率変化となる。さらに、スクリーンに対する入射角度を変化させると、RGBの各波長領域において、図6の(1)〜(3)に示したような反射率変化となる。ここで、比較例として、本出願人と同一の出願人が特願2002−070799号にて提案しているスクリーンの選択反射層の反射率変化の膜厚依存性を図5の(4)〜(6)に、反射率変化の入射角度依存性を図6の(4)〜(6)に併せて示しておく。比較例の選択反射層は、高屈折率層(Nb2O5)と低屈折率層(SiO2)を交互に積層した光学多層膜である。
Further, when the film thicknesses of all the films are changed at the same ratio with reference to the thicknesses of the
図5及び図6に示すように、本実施の形態の選択反射層2は、比較例と比べて膜厚依存性が小さく、したがって入射角度依存性も小さくなるため、広視野角特性が得られる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
本実施の形態の選択反射層における光学多層膜は、最小積層数が2層であるが、さらに層数を増やすことができる。例えば、50nm厚のAlの金属膜3上に、534nm厚のNb2O5の金属酸化物膜4D1、19nm厚のNbの光吸収薄膜4M1、534nm厚のNb2O5の金属酸化物膜4D2が順次積層された光学多層膜4の積層数が3層の構成では、図7に示すような光学特性となる。図2に示す光学多層膜4の積層数が2層の構成と比較して、三原色波長領域における反射ピークの半値幅が小さくなり、スクリーンの黒レベルをさらに下げることが可能になる。
The optical multilayer film in the selective reflection layer of the present embodiment has a minimum number of layers of two, but the number of layers can be further increased. For example, 50 nm on the
さらに光学多層膜4の積層数を5層とし、50nm厚のAlの金属膜3上に、例えば、551nm厚のNb2O5の金属酸化物膜4D1、17nm厚のNbの光吸収薄膜4M1、551nm厚のNb2O5の金属酸化物膜4D2、13nm厚のNbの光吸収薄膜4M2、551nm厚のNb2O5の金属酸化物膜4D3が順次積層された構成では、図8に光学多層膜4の積層数が3層の場合と比較して示すように、三原色波長領域における反射ピークの半値幅がさらに小さくなっている。このように、光学多層膜4の積層数が多くなるにつれて、三原色波長領域における反射ピークの半値幅は小さくなる。
Further, the number of laminated
また、三原色波長領域における反射ピークの半値幅は、金属酸化物膜4Diの屈折率によっても変化する。図9は、Alの金属膜3上に3層構成の光学多層膜4を形成した選択反射層2において、金属酸化物膜4D1、4D2にNb2O5(屈折率2.4)を用いた場合(Al-Nb2O5-Nb-Nb2O5)と、SiO2(屈折率1.46)を用いた場合(Al-SiO2-Nb-SiO2)のそれぞれの光学特性を示すもので、金属酸化物膜4Diの屈折率が小さいほど、三原色波長領域における反射ピークの半値幅が小さくなる傾向を有する。したがって、金属酸化物膜4Diの誘電体材料は、必要とされるスクリーンの光学特性に応じて適宜に選択される。ちなみに、三原色波長領域における反射ピークの半値幅が小さいほど黒レベルが下がるが、視野角は反射ピークの半値幅が大きいほど広くなる。
In addition, the half width of the reflection peak in the three primary color wavelength regions also varies depending on the refractive index of the metal oxide film 4Di. In FIG. 9, in the
上述したように、選択反射層2は金属膜3と光学多層膜4とで構成されるが、金属膜3は光学多層膜4の透過光を反射するもので、選択反射層2の光学特性は光学多層膜4に依存する。図10〜図12は、金属膜3がない光学多層膜4のみの光学特性(図中、実線曲線で示す。)とAlの金属膜3がある場合の光学特性(図中、破線で示す。)を示す反射スペクトル図である。なお、ここでは、光学多層膜4を金属酸化物膜4D1、4D2にNb2O5を用いた3層構造とし、金属酸化物膜4D1、4D2間の光吸収薄膜4M1をそれぞれ19nm厚のNb膜(図10)、17nm厚のTi膜(図11)、15nm厚のCr膜(図12)としている。このように、三原色波長領域以外の波長領域において反射率が非常に低くなる光学多層膜4が金属膜3上に形成されることで、本発明の光学特性を有する選択反射層2が得られる。比較のために、光吸収薄膜4M1のみ15nm厚のAl膜とした場合の光学特性を図13に示す。光吸収薄膜にAlを用いた場合には、反射率の下限が上昇し、金属膜3上に形成しても本発明の選択反射層2としての光学特性は得られないことがわかる。
As described above, the
また、光学多層膜4は、金属酸化物膜4Diと光吸収薄膜4Mjを交互に積層したものに限定されない。例えば、Al(50nm厚)の金属膜3上に、光学多層膜4として、Nb2O5(534nm厚)の金属酸化物膜4D1、Nb(19nm厚)の光吸収薄膜4M1の2層構造上に、Nb2O5(538nm厚)の金属酸化物膜4D2、SiO2(988nm厚)の金属酸化物膜4D3、Nb2O5(518nm厚)の金属酸化物膜4D4が順次積層された構成では、図14に示すような光学特性を有する。この光学多層膜4の設計は、図7に示す設計より、三原色波長領域における反射率ピークをさらに高くしたもので、これによりスクリーンの白レベルをさらに上昇させることができる。これはプロジェクタの光源パワーが低い場合に有効である。
Further, the
光学多層膜4のさらに他の設計例としては、プロジェクタの光源がRGBの各波長領域において強度が異なる場合に対応して、選択反射層2のRGBの各波長領域における反射強度を変えたものが挙げられる。例えば、Al(50nm厚)の金属膜3上に、光学多層膜4として、SiO2(554nm厚)の金属酸化物膜4D1、Nb2O5(327nm厚)の金属酸化物膜4D2、Nb(6nm厚)の光吸収薄膜4M1が順次積層された構成では、図15に示すような光学特性を有する。これは、青色光(B)と赤色光(R)に比べて、緑色光(G)の波長領域における反射率を低くしたものである。
Still another design example of the
また、例えば、Al(50nm厚)の金属膜3上に、光学多層膜4として、SiO2(429nm厚)の金属酸化物膜4D1、Al2O3(392nm厚)の金属酸化物膜4D2、Nb2O5(254nm厚)の金属酸化物膜4D3、Nb(6nm厚)の光吸収薄膜4M1が順次積層された構成では、図16に示すような光学特性を有する。これは、青色光(B)と緑色光(G)に比べて、赤色光(R)の波長領域における反射率を低くしたものである。
Further, for example, on the Al (50 nm thickness)
このように、選択反射層2の膜構成及び膜厚設計により、特定反射領域に三原色波長領域を含ませ、それぞれの反射強度を調整することが可能である。上記選択反射層2の構成は、GLVを用いたレーザプロジェクタや発光ダイオード(LED)プロジェクタなどのように三原色波長領域に鋭い輝線ピークを有する光源に対して好適である。
Thus, by the film configuration and film thickness design of the
ところで、SXRD等のキセノン光源や液晶プロジェクタ等の高圧水銀ランプ(UHP)光源の場合には、光源が可視光領域全体にスペクトルを有することから、上記のような選択反射層2の膜厚設計により三原色波長領域に反射ピークを配置してもコントラストの向上効果はあまり見られない。そこでこの場合には、外光、特に蛍光灯の光の輝線ピークを選択的に吸収するように選択反射層2を設計することが好ましい。
By the way, in the case of a xenon light source such as SXRD or a high pressure mercury lamp (UHP) light source such as a liquid crystal projector, the light source has a spectrum in the entire visible light region. Even if reflection peaks are arranged in the three primary color wavelength regions, the effect of improving the contrast is not so much seen. Therefore, in this case, it is preferable to design the
すなわち、図1に示す、金属膜3と、少なくとも金属酸化物膜4D1及び透過性を有する光吸収薄膜4M1を含む光学多層膜4とにより構成される選択反射層2は、蛍光灯等の外光を主に吸収し、それ以外の波長領域光を反射するよう、外光の波長スペクトルに合わせて設計されるものである。
That is, the
また上記選択反射層2は、例えば蛍光灯等の外光の輝線スペクトルに対して、例えば吸収率が70%以上という高い吸収特性を有するとともに、この波長領域以外の波長領域の光に対しては、例えば反射率が70%以上という高い反射特性を有するように、光学多層膜の設計を行えばよい。具体的には、選択反射層2の吸収特性を示す波長領域に、蛍光灯等の外光の輝線ピークの波長を含むように設計する。
In addition, the
例えば、Alからなる金属膜3上に、光学多層膜4としてNb2O5からなる金属酸化物膜4D1と、Nbからなる光吸収薄膜4M1を順次積層した構成においては、設計により図17(b)に示すような光学特性を有する選択反射層2が得られる。これは、蛍光灯の輝線スペクトルの領域では、例えば80%以上の高い吸収率を有し、この波長域光以外の波長領域の光に対しては、例えば80%以上の高い反射率を有するよう設計されたものであり、Al膜(金属膜3)の厚さが50nm、Nb2O5膜(金属酸化物膜4D1)の厚さが975nm、Nb膜(光吸収薄膜4M1)の厚さが12nmである。なお、ここでは、蛍光灯の輝線ピーク波長が、544nmおよび612nmの場合(図17(a))を例に挙げて設計されている。また、Nb膜のバリア膜として、例えばSiO2を50nm程度付加しても、光学特性上影響はほとんどない。
For example, in a configuration in which a metal oxide film 4D1 made of Nb 2 O 5 and a light absorption thin film 4M1 made of Nb are sequentially laminated on the
あるいは、外光がハロゲンランプの光のような場合には、吸収特性を有する波長領域を、予定光源の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間に配置するように選択反射層2を設計することが好ましい。
Alternatively, in the case where the external light is light of a halogen lamp, the wavelength region having an absorption characteristic is set between the wavelength of the bright line peak of the red component and the wavelength of the green line of the planned light source, and the wavelength of the green component. It is preferable to design the
図18にその例を示す。ここでは、選択反射層2を、Al(100nm厚)の金属膜3上に、光学多層膜4として、Nb2O5(450nm厚)の金属酸化物膜4D1、Nb(3nm厚)の光吸収薄膜4M1、Nb2O5(330nm厚)の金属酸化物膜4D2が順次積層された構成とすることにより、光源であるUHPランプの輝線スペクトルのうち、波長440nmの輝線ピークと550nmの輝線ピークとの間、及び550nmの輝線ピークと610nmの輝線ピークとの間に、より詳しくは波長570nmと600nmとの間、500nmと530nmとの間に、選択反射層2の吸収特性を有する波長領域(吸収ピーク)がくるようにしている。
An example is shown in FIG. Here, the
このような構成を有する選択反射層2は、プロジェクタ光に対して高反射特性を有し、蛍光灯等の外光に対して高吸収特性を有するので、外光レベルが高い環境でもスクリーンの白レベルは高いままで黒レベルは低く抑えられる。
The
本発明によるコントラストの改善効果を表3に示す。ここでは、反射層として選択反射層(Al膜(金属膜3)厚さが50nm/Nb2O5膜(金属酸化物膜4D1)厚さが975nm/Nb膜(光吸収薄膜4M1)厚さが12nm)、及びAl膜を用いて、プロジェクタ光源としてのキセノンランプ、蛍光灯それぞれの反射輝度を測定した結果を示している。また、コントラストは、プロジェクタ光源の反射輝度と蛍光灯の反射輝度の和を蛍光灯の反射輝度で除したものである。本発明の選択反射層のコントラストは、プロジェクタ光源、蛍光灯それぞれの光を同じ割合で反射するAl膜の場合よりも向上しており、本発明の選択反射層においては蛍光灯の光を吸収する割合がプロジェクタ光源の光を吸収する割合よりも高いことがわかる。 Table 3 shows the contrast improvement effect of the present invention. Here, the selective reflection layer (Al film (metal film 3) thickness is 50 nm / Nb 2 O 5 film (metal oxide film 4D1) thickness is 975 nm / Nb film (light absorption thin film 4M1) thickness as the reflection layer. 12 nm) and the reflection luminance of each of a xenon lamp and a fluorescent lamp as a projector light source are measured using an Al film. The contrast is obtained by dividing the sum of the reflection luminance of the projector light source and the reflection luminance of the fluorescent lamp by the reflection luminance of the fluorescent lamp. The contrast of the selective reflection layer of the present invention is improved as compared with the case of the Al film that reflects the light of the projector light source and the fluorescent lamp at the same rate, and the selective reflection layer of the present invention absorbs the light of the fluorescent lamp. It can be seen that the ratio is higher than the ratio of absorbing light from the projector light source.
なお、コントラストの改善に関して、基板1の選択反射層2を形成する面は、選択反射層2との密着性や成膜時のフィルム走行性などに問題が起こらない範囲でできるだけ表面粗さの小さい平坦面であることが好ましい。
Regarding the improvement of contrast, the surface of the
基板1の表面粗さがコントラストに及ぼす影響を表4に示す。ここでは、市販のPENフィルム(厚み100μm)を基板1とし、該基板1に選択反射層(Al膜(金属膜3)厚さが50nm/Nb2O5膜(金属酸化物膜4D1)厚さが975nm/Nb膜(光吸収薄膜4M1)厚さが12nm)を形成したサンプルAと、前記PENフィルムの表面に微粒子を分散させたバインダー層を形成したものを基板1とし、その表面にサンプルAと同じ構成の選択反射層を形成したサンプルBとを用いて、プロジェクタ光源としてのキセノンランプ、蛍光灯それぞれの反射輝度を測定した結果を示している。ここで、選択反射層形成前のサンプルA用基板(市販のPENフィルム),サンプルB用基板(PENフィルムの表面に微粒子を分散させたバインダー層を形成してもの)、サンプルA,Bそれぞれを5mm角に切り出し、その表面の10μm角の領域内について、走査型プローブ顕微鏡(SPM、Digital Instruments社製Nanoscope4)を用いて表面粗さを測定したところ、サンプルA用基板は中心線平均粗さ(Ra)1.4nm、最大高さ(Rmax)45nm、サンプルB用基板はRa6.3nm、Rmax198nm、サンプルAはRa4.2nm、Rmax44nm、サンプルBはRa12.1nm、Rmax233nmであった。また、サンプルA,Bともに選択反射層2と基板1との密着性は問題なかった。
Table 4 shows the influence of the surface roughness of the
表4に示す通り、基板の表面粗さの小さいサンプルAではプロジェクタ光の反射光は拡散が抑制されてその反射輝度はサンプルBよりも増加し、蛍光灯の光の反射光は拡散が抑制されることにより黒レベルが低下することとなり、サンプルBよりもコントラストが向上する。 As shown in Table 4, in the sample A having a small substrate surface roughness, the reflected light of the projector light is suppressed from being diffused and its reflected luminance is increased compared to the sample B, and the reflected light of the fluorescent lamp light is suppressed from being diffused. As a result, the black level is lowered, and the contrast is improved as compared with the sample B.
また、蛍光灯の光の輝線ピークを選択的に吸収する選択反射層2のその他の構成例として、上記光学多層膜4の膜構成のうち、金属酸化物膜4D1の構成材料について、Nb2O5に代えてウェットプロセスで形成される透明樹脂としたものであってもよい。その光学特性を図19に示す。この場合も蛍光灯の輝線スペクトルの領域では、例えば80%以上の高い吸収率を有し、この波長域光以外の波長領域の光に対しては、例えば80%以上の高い反射率を有するよう設計されたものであり、Al膜(金属膜3)の厚さが50nm、熱硬化型樹脂JSR製オプスター(JN7102、屈折率1.68)により塗布形成された樹脂膜(金属酸化物膜4D1)の厚さが1372nm、Nb膜(光吸収薄膜4M1)の厚さが12nmである。
As another configuration example of the
さらに、外光がハロゲンランプの光である場合の本発明によるコントラストの改善効果を表5に示す。ここでは、反射層として選択反射層(Al膜(金属膜3)厚さが100nm/Nb2O5膜(金属酸化物膜4D1)厚さが450nm/Nb膜(光吸収薄膜4M1)厚さが3nm)/Nb2O5膜(金属酸化物膜4D2)厚さが330nm)、及びAl膜を用いて、プロジェクタ光源としてのUHPランプ、ハロゲンランプそれぞれの反射輝度を測定した結果を示している。本発明の選択反射層のコントラストは、プロジェクタ光源、ハロゲンランプそれぞれの光を同じ割合で反射するAl膜の場合よりも向上しており、本発明の選択反射層においてはハロゲンランプの光を吸収する割合がプロジェクタ光源の光を吸収する割合よりも高いことがわかる。 Further, Table 5 shows the contrast improvement effect according to the present invention when the external light is a halogen lamp light. Here, the selective reflection layer (Al film (metal film 3) thickness is 100 nm / Nb 2 O 5 film (metal oxide film 4D1) thickness is 450 nm / Nb film (light absorption thin film 4M1) thickness as the reflection layer. 3 nm) / Nb 2 O 5 film (metal oxide film 4D2) having a thickness of 330 nm) and an Al film, the reflection luminance of each of a UHP lamp and a halogen lamp as a projector light source is measured. The contrast of the selective reflection layer of the present invention is improved as compared with the case of the Al film that reflects the light of each of the projector light source and the halogen lamp at the same rate, and the selective reflection layer of the present invention absorbs the light of the halogen lamp. It can be seen that the ratio is higher than the ratio of absorbing light from the projector light source.
上記選択反射層2の上に形成される拡散層5は、例えばマイクロレンズアレー(MLA)が形成された拡散板であり、可撓性を有する。この拡散層5では、選択反射層2で反射された三原色波長域光が散乱される。これによって、視野角が大きくなり良い視野特性が得られる。また、拡散層5は、例えば直径が数μm〜数mm程度である球状の複数のビーズが等間隔に配列されたものでもよい。これらのビーズは例えばガラスや高分子材料等の透明な材料からなる。また、拡散層5は、所定の媒質中に例えば銀(Ag)や銅(Cu)等の金属微粒子が分散されたものでもよい。さらに、拡散層5は、表面に微細な凹凸形状がランダムに形成された拡散板であってもよい。
The
また、拡散層5は、光の出射光が目的の範囲内に収まるようにする特性、すなわち拡散角が縦方向と横方向で異なる特性(異方性)を有する光拡散面を備えたものであることが好ましい。望ましくは、縦方向の拡散角は輝度半値幅として20度程度、横方向の拡散角は輝度半値幅として40度程度がよい。これにより、スクリーンから放出される光が目的の視野内に指向せしめるように制御されるため、視認性のよいスクリーンとすることができる。また縦方向の拡散角を見た目の違和感のない範囲内で収めることにより、プロジェクタ装置からの投射光とは拡散層5への入射角が異なる外光の影響を低減させることができ、表示される映像のコントラストを向上させることができる。
The
さらに、拡散層5は、前記縦方向および前記横方向のいずれか一方または両方において、入射角0°で拡散面に照射した光の前記拡散面からの拡散光輝度の角度依存性を測定した時に最大輝度の軸ずれを有しているとよい。あるいは、前記縦方向および前記横方向のいずれか一方または両方において、入射角0°で拡散面に照射した光の前記拡散面からの拡散光輝度の角度依存性を測定した時に最大輝度軸が拡散層5主面の法線方向に対して傾いており、該最大輝度軸に対して前記輝度分布が非対称であるとよい。
これにより、スクリーンのどの場所においても放出される光が目的の視野内に指向せしめるように制御されるため、高く均一な輝度やゲインを得ることができ、さらに視認性のよいスクリーンを提供することができる。
Furthermore, when the
As a result, the light emitted from any part of the screen is controlled so as to be directed into the target field of view, so that a high and uniform brightness and gain can be obtained, and a screen with better visibility is provided. Can do.
なお、これらの特性は、光拡散面として、拡散層5主面の法線に対して非対称な凸または凹形状の微細表面要素を有することにより達成される。具体的には、金型に対する研削材の吹き付け角度をすべて90°未満であるようにしたサンドブラスト処理により形成された金型表面の凹凸形状を転写することにより前記光拡散面を得ることができる。
These characteristics are achieved by having a fine surface element having a convex or concave shape asymmetric with respect to the normal line of the main surface of the
本実施の形態のスクリーンは次のようにして製造することができる。ここでは、光学多層膜4の積層数が2層の場合を例に挙げて説明する。例えば100μm厚さのプラスチックからなる基板1上に、例えばスパッタリング法を用いて、金属膜3、金属酸化物膜4D1、透過性を有する光吸収薄膜4M1を順次積層し、選択反射層2を形成する。その際、金属膜3の膜厚は50nm以上とし、光学多層膜4は、金属膜3上に形成されることで、赤色光、緑色光及び青色光の三原色波長領域光に対して高反射特性を有するとともに、この三原色波長領域以外の波長領域光に対して高吸収特性を有するよう、設計する。最後に、光学多層膜4の上に、例えば拡散層5となる拡散板を貼り合わせることによって、可撓性を有するスクリーンが得られる。
なお、金属酸化物膜4D1については樹脂液を塗布・硬化させて膜形成するようなウェットプロセスによって形成してもよい。
The screen of the present embodiment can be manufactured as follows. Here, a case where the number of stacked
The metal oxide film 4D1 may be formed by a wet process in which a resin solution is applied and cured to form a film.
このような光学特性の選択反射層を備えたスクリーンは、フロント式のプロジェクタ装置のスクリーンとして用いられる。プロジェクタ装置としてはGLVを用いたレーザプロジェクタやLEDプロジェクタなどが挙げられるが、このような三原色狭帯域光を出射するレーザ発振器や発光ダイオード(LED)を光源に持つプロジェクタに限らず、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどの光源を有するプロジェクタなども用いられる。 A screen provided with a selective reflection layer having such optical characteristics is used as a screen of a front type projector apparatus. Examples of the projector device include laser projectors and LED projectors using GLV, but are not limited to projectors having such laser oscillators and light emitting diodes (LEDs) that emit light of three primary colors as a light source, but also metal halide lamps, high pressure A projector having a light source such as a mercury lamp or a xenon lamp is also used.
上述したように、本実施の形態においては、金属酸化物膜と透過性を有する光吸収薄膜よりなる光学多層膜を金属膜上に形成することにより、例えば三原色波長領域の光に対して高反射特性を有し、それ以外の波長領域の光に対しては高吸収特性を有するスクリーンを得ることができ、白レベルが高く、黒レベルの低い、したがって高輝度、高コントラストのスクリーンを実現することができる。 As described above, in the present embodiment, an optical multilayer film made up of a metal oxide film and a light-absorbing thin film having transparency is formed on the metal film, so that, for example, it is highly reflective to light in the three primary color wavelength regions. It is possible to obtain a screen having characteristics and having high absorption characteristics for light in other wavelength regions, and realizing a screen with high white level and low black level, and thus high brightness and high contrast. Can do.
また、金属酸化物膜と透過性を有する光吸収薄膜よりなる光学多層膜は、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層した光学多層膜と比べて、膜厚依存性が小さく、入射角依存性が小さいため、広い視野角を得ることができ、大画面化を図ることができるとともに、製造マージンを大きくすることができ、生産性を向上させることができる。 In addition, an optical multilayer film consisting of a metal oxide film and a light-absorbing thin film having transparency is less dependent on the film thickness than an optical multilayer film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer are alternately laminated, and is incident. Since the angle dependency is small, a wide viewing angle can be obtained, the screen can be enlarged, the manufacturing margin can be increased, and the productivity can be improved.
また、光学多層膜における金属酸化物膜の屈折率や積層数により、例えば三原色波長領域における反射ピークの半値幅を小さくしたり、又は大きくしたり、任意に調整することができ、プロジェクタの光源に合わせて、コントラストと視野角を考慮した画質の優れたスリーンを得ることができる。 Also, depending on the refractive index and the number of layers of the metal oxide film in the optical multilayer film, for example, the half-value width of the reflection peak in the three primary color wavelength regions can be reduced or increased, and can be arbitrarily adjusted. In addition, it is possible to obtain a screen with excellent image quality in consideration of contrast and viewing angle.
また、光学多層膜の設計により、三原色波長領域の光に対する反射率を上げたり、又は下げたり、任意に調整することができ、プロジェクタの光源パワーに合わせた高コントラストのスクリーンを実現することができる。 In addition, the design of the optical multilayer film allows the reflectance for light in the three primary color wavelength regions to be raised, lowered, or arbitrarily adjusted, and a high-contrast screen that matches the light source power of the projector can be realized. .
また、光学多層膜の設計により、RGBの各波長領域における反射率をそれぞれ調整することができ、RGBの各波長領域におけるプロジェクタの光源強度に合わせて映像の色調整が可能なスクリーンを実現することができる。 In addition, by designing the optical multilayer film, it is possible to adjust the reflectance in each wavelength region of RGB, and to realize a screen capable of adjusting the color of an image according to the light source intensity of the projector in each RGB wavelength region. Can do.
また、光学多層膜の設計により、吸収特性を示す波長領域を調整することができ、外光の輝線ピークの波長を吸収特性を示す波長領域に含ませて高コントラストのスクリーンを実現することができる。 In addition, the optical multilayer film can be designed to adjust the wavelength region exhibiting absorption characteristics, and the wavelength of the bright line peak of external light can be included in the wavelength region exhibiting absorption characteristics, thereby realizing a high-contrast screen. .
さらに、本実施の形態においては、使用形態に合わせて任意の材料の基板を用いることができ、可撓性を有する基板を用いた場合には、選択反射層の金属膜及び光学多層膜の膜厚が薄いため、可撓性を有するスクリーンを得ることができる。 Further, in the present embodiment, a substrate made of any material can be used in accordance with the usage pattern. When a flexible substrate is used, the metal film of the selective reflection layer and the film of the optical multilayer film are used. Since the thickness is thin, a flexible screen can be obtained.
なお、本実施の形態では、図1に示すように、選択反射層2の上に拡散層5が形成されているが、本実施の形態の変形例として、図20に示すように、基板1の表面に多数の凸部6(あるいは凹部)を設けて、その上に基板1の表面形状にそった形状の選択反射層2を形成するようにしてもよい。この構成では、凸部6(あるいは凹部)の形状によって光の散乱を制御することができるので、拡散層5が不要となり、スクリーンの厚さをさらに薄くすることができるとともに、コストの低減を図ることができる。
In this embodiment, the
次に、図21に基づいて本発明のスクリーンの第2の実施の形態を説明する。なお、第1の実施の形態と共通する部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図21において、本実施の形態のスクリーンは、金属基板11上に、少なくとも金属酸化物膜4D1と透過性を有する光吸収薄膜4M1を含む光学多層膜4が形成され、光学多層膜4の上に拡散層5が形成されている。図1に示す第1の実施の形態と比べると、金属膜3が省略されている。
Next, a second embodiment of the screen of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is common in 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
21, in the screen of the present embodiment, an
この構成において、金属基板11は金属膜3と同様の材料が用いられる。このような金属基板11上に直接、金属酸化物膜4Di(i=1、2、…)と光吸収薄膜4Mj(j=1、2、…)よりなる光学多層膜4が形成されることで、第1の実施の形態と同様の光学特性を有する選択反射層2が得られる。この場合も、光学多層膜4の設計は、第1の実施の形態と同様に行われる。
In this configuration, the
上記スクリーンは次のようにして製造することができる。光学多層膜4が2層構造の場合を例にとると、例えば数10μm厚さの金属基板11上に、例えばスパッタリング法を用いて、金属酸化物膜4D1と光吸収薄膜4M1を順次積層する。金属酸化物膜4D1と光吸収薄膜4M1は、金属基板11上に形成されることで、赤色光、緑色光及び青色光の三原色波長領域光に対して高反射特性を有するとともに、この三原色波長領域以外の波長領域光に対して高吸収特性を有するように設計される。最後に、この光学多層膜4上に例えば拡散板を貼り合せることによって拡散層5を形成し、スクリーンを完成する。
The screen can be manufactured as follows. Taking the case where the
第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の光学特性を有するスクリーンを得ることができ、したがって明光下で鮮明な映像が得られる高輝度、高コントラストのスクリーンを実現することができる。また、本実施の形態においては、金属基板を用いているため、金属膜の形成を省くことができ、スクリーンの構成がより簡単になるとともに、製造がより容易となる。 Also in the second embodiment, it is possible to obtain a screen having the same optical characteristics as in the first embodiment, and thus to realize a high-brightness and high-contrast screen capable of obtaining a clear image under bright light. Can do. In the present embodiment, since a metal substrate is used, the formation of the metal film can be omitted, the screen configuration becomes simpler, and the manufacture becomes easier.
また、本実施の形態の変形例として、拡散層5を形成する代わりに、金属基板11の表面に多数の凸部(あるいは凹部)を設けて、その上に同様の形状に光学多層膜4を形成する構成としてもよい。
As a modification of the present embodiment, instead of forming the
次に、図22に基づいて本発明のスクリーンの第3の実施の形態を説明する。第1、2の実施の形態と共通する部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図22において、本実施の形態のスクリーンは、金属膜3と光学多層膜4からなる選択反射層2と、拡散層5とで構成されている。
Next, a third embodiment of the screen of the present invention will be described with reference to FIG. Portions common to the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
In FIG. 22, the screen of the present embodiment includes a
この構成のスクリーンは、拡散層5となる拡散板の裏面に、例えばスパッタリング法により、第1の実施の形態で基板1上に形成した順序とは逆の順序で、例えば光学多層膜4が2層構造の場合、まず光吸収薄膜4M1、ついで金属酸化物膜4D1が形成された後、最後に金属膜3が形成されることによって得られる。金属酸化物膜4Di(i=1、2、…)と光吸収薄膜4Mj(j=1、2、…)よりなる光学多層膜4の設計は第1の実施の形態と同様にして行われる。
The screen having this configuration has, for example, two
本実施の形態においては、基板なしで第1の実施の形態と同等の性能を有するスクリーンを作成することができ、容易に可撓性を有するスクリーンが得られるとともに、製造コストの低減を図ることができる。 In the present embodiment, a screen having the same performance as that of the first embodiment can be created without a substrate, and a flexible screen can be easily obtained and the manufacturing cost can be reduced. Can do.
次に、図23に基づいて本発明のスクリーンの第4の実施の形態を説明する。
本発明のスクリーンは、図1に示すスクリーンにおいて選択反射層2と拡散層5とが、所定の光吸収特性を有する粘着剤層6を介して貼り合わされてなるものであり、それ以外は図1における構成と同じである。
Next, a fourth embodiment of the screen of the present invention will be described with reference to FIG.
The screen of the present invention is obtained by adhering the
粘着剤層6は、選択反射層2と拡散層5とを接合するための粘着性を有するとともに、光吸収特性を有する膜であり、この光吸収特性はプロジェクタ光源の色座標とスクリーンに表示される映像の色座標とを合わせるように設定されている。そのために、粘着剤層6中には特定波長領域の光を吸収する色素とカーボンブラックである黒色色素とが添加、分散されている。
The pressure-
前記特定波長領域の光を吸収する色素は、顔料色素、染料色素いずれかの材料であればよく、いずれも緑色光を吸収するマゼンタ系材料であることが好ましい。 The pigment that absorbs light in the specific wavelength region may be any material of pigment pigment and dye pigment, and both are preferably magenta materials that absorb green light.
ここで上記色素として、例えば532nm近傍、詳しくは525〜560nmの波長領域の吸収率の大きい色素、例えばシアニン系、スクアリウム系、アゾメチン系、キサンテン系、オキソノール系、アゾ系等の化合物、好ましくはシアニン系化合物、より好ましくは以下の構造式(A)で表されるシアニン系化合物等を挙げることができる。なお、これらの色素は、550〜620nmに極大吸収波長を有する色素、すなわちネオン光を含むオレンジ光領域に極大吸収波長を有する色素であるが、本発明では緑色光の波長領域の吸収特性を利用するものである。 Here, as the above-mentioned dye, for example, a dye having a high absorption rate in the vicinity of 532 nm, specifically 525 to 560 nm, for example, a compound such as cyanine, squalium, azomethine, xanthene, oxonol, or azo, preferably cyanine More preferred examples include cyanine compounds represented by the following structural formula (A). These dyes are dyes having a maximum absorption wavelength at 550 to 620 nm, that is, dyes having a maximum absorption wavelength in an orange light region including neon light. In the present invention, the absorption characteristics in the wavelength region of green light are used. To do.
また、このほかに顔料色素として、ピグメントレッド(PR)系色素が好ましく、例えば、以下の構造式で表されるジクロルキナクリドン(PR209)がある。この色素は、波長525〜560nmの領域において透過率が最小値をとる波長(最小透過波長)は540nmであり、その透過率は青色、赤色波長領域それぞれにおける透過率の最小値よりも小さい。
また、同様な特性をもつ色素として、最小透過波長544nmのジケトピロロピロール(PR254)、510nmのジメチルキナクリドン(PR122)などが挙げられる。
In addition, pigment red (PR) dyes are preferable as pigment dyes, and examples thereof include dichloroquinacridone (PR209) represented by the following structural formula. This dye has a minimum transmittance of 540 nm in the wavelength range of 525 to 560 nm (minimum transmission wavelength), and the transmittance is smaller than the minimum transmittance values in the blue and red wavelength regions.
Examples of the dye having similar characteristics include diketopyrrolopyrrole (PR254) having a minimum transmission wavelength of 544 nm and dimethylquinacridone (PR122) having a wavelength of 510 nm.
また、粘着剤層2に添加できるものとして、緑色光を吸収するものであれば、金属微粒子、金属被覆微粒子であってもよく、例えば最小透過波長が529nmの金コロイドがある。
Moreover, as what can be added to the pressure-
粘着剤層6は、対象とする波長領域における透過率を考慮して、上記色素添加量、膜厚等を設計すればよい。
The pressure-
図24に、粘着剤層6の光透過特性の例を示す。この例では、赤色波長領域の光の透過率が最も高く、ついで青色波長領域の光の透過率が高く、緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっている。すなわち、三原色波長領域それぞれにおける光の吸収量が異なっており、図24では図中矢印の長さとして示している。ここでは青色波長では約25%、緑色波長では約30%、赤色波長では約18%であった。
In FIG. 24, the example of the light transmission characteristic of the
また、粘着剤層6の光吸収・透過特性として、前記選択反射層2で高反射特性を示す複数の特定波長領域の光のうちのひとつである緑色波長領域の光(500〜600nmの波長領域の光)をとくに吸収するものである。また、選択反射層2で高反射特性を示す複数の特定波長領域の光のうちのひとつである赤色波長領域の透過率が青色、緑色波長領域の透過率よりも高くなっている。これにより、例えばUHPランプなどの光源における緑色波長領域のスペクトル強度の過剰と、赤色波長領域のスペクトル強度の不足とのアンバランスを、粘着剤層6の光吸収により補うことができ、スクリーン上でホワイトバランスのよい映像を表示することが可能となる。
Further, as the light absorption / transmission characteristics of the pressure-
すなわち、スクリーンに入射する光は、粘着剤層6を透過する際に図24に示す光吸収特性に従って一部が吸収され、ついで選択反射層2に到達する。該選択反射層2にて入射光に含まれる外光成分は吸収されて、映像に関わる特定波長領域の光(通常RGB三原色波長領域の光)のみ選択的に反射される。ついで、その反射光は粘着剤層6を透過する際に、特定波長領域の光(UHPランプの場合には緑色光)がとくに吸収され、赤色波長領域の光が高い透過率で透過されることにより、発光強度のバランスがとられ、拡散層5の表面にて拡散され視野角の広い映像光として視聴者に供される。また、図25に示すように、粘着剤層6における外光の光路長はある一定の入射角を有することから、プロジェクタからの光の光路長よりも長いためより吸収されている。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、従来にない高コントラスト化が可能となり、かつ色再現性に優れた映像が提供可能である。
That is, a part of the light incident on the screen is absorbed according to the light absorption characteristics shown in FIG. 24 when passing through the pressure-
なお、本実施の形態では、プロジェクタ光源の色座標とスクリーンに表示される映像の色座標とを合わせるための光吸収特性を粘着剤層6に付与する例を示したが、この光吸収特性を拡散層5に付与するようにしてもよい。この場合、拡散層5を構成する樹脂中に特定波長領域の光を吸収する色素とカーボンブラックである黒色色素とを添加、分散するとよい。
In the present embodiment, an example in which the light absorption characteristic for matching the color coordinate of the projector light source and the color coordinate of the image displayed on the screen is given to the
1……基板、2……選択反射層、3……金属膜、4……光学多層膜、4D……金属酸化物膜、4M……透過性を有する光吸収薄膜、5……拡散層、6……粘着剤層、11……金属基板
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数の金属酸化物膜と透過性を有する光吸収薄膜よりなる光学多層膜と、この光学多層膜の透過光を反射する反射層とからなり、前記投射光に対応する特定波長領域の光に対して反射特性を有し、前記特定波長領域を除く波長領域の光に対して吸収特性を有する選択反射層と、
前記選択反射層の反射光を散乱させる拡散層と、
前記選択反射層と前記拡散層とを貼り合わせる粘着剤層と
を備え、
前記反射層直上の金属酸化物膜は、前記吸収特性の波長領域が前記投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように屈折率及び/または膜厚が調整されてなり、
前記粘着剤層は、緑色波長領域の光を吸収するものであり、
前記粘着剤層では、前記選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである赤色波長領域の光の透過率が最も高く、かつ、前記選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっていることを特徴とするスクリーン。 In a screen that displays an image by projected light,
An optical multilayer film comprising a plurality of metal oxide films and a light-absorbing thin film having transparency, and a reflective layer that reflects the light transmitted through the optical multilayer film, and for light in a specific wavelength region corresponding to the projection light A selective reflection layer having a reflection characteristic, and having an absorption characteristic for light in a wavelength region excluding the specific wavelength region,
A diffusion layer for scattering the reflected light of the selective reflection layer;
An adhesive layer that bonds the selective reflection layer and the diffusion layer together,
In the metal oxide film immediately above the reflective layer, the wavelength region of the absorption characteristic is between the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component, and the wavelength of the emission line peak of the green component. The refractive index and / or the film thickness is adjusted to be between the wavelength of the emission line peak of the blue component,
The pressure-sensitive adhesive layer absorbs light in the green wavelength region,
The pressure-sensitive adhesive layer has the highest light transmittance in the red wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions exhibiting high reflection characteristics in the selective reflection layer, and has high reflection characteristics in the selective reflection layer. A screen having the lowest light transmittance in a green wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions shown .
複数の金属酸化物膜と透過性を有する光吸収薄膜よりなる光学多層膜と、この光学多層膜の透過光を反射する反射層とからなり、前記投射光に対応する特定波長領域の光に対して反射特性を有し、前記特定波長領域を除く波長領域の光に対して吸収特性を有する選択反射層と、
前記選択反射層の反射光を散乱させる拡散層と
を備え、
前記反射層直上の金属酸化物膜は、前記吸収特性の波長領域が前記投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように屈折率及び/または膜厚が調整されてなり、
前記拡散層は、緑色波長領域の光を吸収するものであり、
前記拡散層では、前記選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである赤色波長領域の光の透過率が最も高く、かつ、前記選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっていることを特徴とするスクリーン。 In a screen that displays an image by projected light,
An optical multilayer film comprising a plurality of metal oxide films and a light-absorbing thin film having transparency, and a reflective layer that reflects the light transmitted through the optical multilayer film, and for light in a specific wavelength region corresponding to the projection light A selective reflection layer having a reflection characteristic, and having an absorption characteristic for light in a wavelength region excluding the specific wavelength region,
A diffusion layer for scattering the reflected light of the selective reflection layer,
In the metal oxide film immediately above the reflective layer, the wavelength region of the absorption characteristic is between the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component, and the wavelength of the emission line peak of the green component. The refractive index and / or the film thickness is adjusted to be between the wavelength of the emission line peak of the blue component,
The diffusion layer absorbs light in the green wavelength region,
The diffusion layer has the highest light transmittance in the red wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions exhibiting high reflection characteristics in the selective reflection layer, and exhibits high reflection characteristics in the selective reflection layer. A screen having the lowest light transmittance in a green wavelength region which is one of a plurality of specific wavelength regions .
前記選択反射層と拡散層とを粘着剤層を介して貼り合わせる工程と
を含み、
前記選択反射層形成工程は、前記吸収特性の波長領域が前記投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように前記反射層直上の金属酸化物膜の屈折率及び/または膜厚を設定する工程を含み、
前記粘着剤層は、緑色波長領域の光を吸収するものであり、
前記粘着剤層では、前記選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである赤色波長領域の光の透過率が最も高く、かつ、前記選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっていることを特徴とするスクリーンの製造方法。 An optical multilayer film composed of a plurality of metal oxide films and a light-absorbing thin film having transparency, and a reflective layer that reflects the light transmitted through the optical multilayer film are formed, and has reflection characteristics for light in a specific wavelength region. And a selective reflection layer forming step that forms a selective reflection layer having absorption characteristics with respect to light in a wavelength region other than the specific wavelength region ,
A step of bonding the selective reflection layer and the diffusion layer through an adhesive layer,
In the selective reflection layer forming step, the wavelength region of the absorption characteristic is between the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component, and between the wavelength of the emission line peak of the green component and the wavelength of the blue component. Including the step of setting the refractive index and / or film thickness of the metal oxide film immediately above the reflective layer so as to be between the wavelengths of the emission line peak,
The pressure-sensitive adhesive layer absorbs light in the green wavelength region,
The pressure-sensitive adhesive layer has the highest light transmittance in the red wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions exhibiting high reflection characteristics in the selective reflection layer, and has high reflection characteristics in the selective reflection layer. A method for manufacturing a screen, wherein the transmittance of light in a green wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions shown, is lowest.
前記選択反射層上に拡散層を形成する工程と
を含み、
前記選択反射層形成工程は、前記吸収特性の波長領域が前記投射光の赤色成分の輝線ピークの波長と緑色成分の輝線ピークの波長との間、及び緑色成分の輝線ピークの波長と青色成分の輝線ピークの波長との間となるように前記反射層直上の金属酸化物膜の屈折率及び/または膜厚を設定する工程を含み、
前記拡散層は、緑色波長領域の光を吸収するものであり、
前記拡散層では、前記選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである赤色波長領域の光の透過率が最も高く、かつ、前記選択反射層で高反射特性を示す複数の特定波長領域のうちのひとつである緑色波長領域の光の透過率が最も低くなっていることを特徴とするスクリーンの製造方法。 An optical multilayer film composed of a plurality of metal oxide films and a light-absorbing thin film having transparency, and a reflective layer that reflects the light transmitted through the optical multilayer film are formed, and has reflection characteristics for light in a specific wavelength region. And a selective reflection layer forming step that forms a selective reflection layer having absorption characteristics with respect to light in a wavelength region other than the specific wavelength region ,
Forming a diffusion layer on the selective reflection layer,
In the selective reflection layer forming step, the wavelength region of the absorption characteristic is between the wavelength of the emission line peak of the red component and the wavelength of the emission line peak of the green component, and between the wavelength of the emission line peak of the green component and the wavelength of the blue component. Including the step of setting the refractive index and / or film thickness of the metal oxide film immediately above the reflective layer so as to be between the wavelengths of the emission line peak,
The diffusion layer absorbs light in the green wavelength region,
The diffusion layer has the highest light transmittance in the red wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions exhibiting high reflection characteristics in the selective reflection layer, and exhibits high reflection characteristics in the selective reflection layer. A method for manufacturing a screen, wherein the transmittance of light in a green wavelength region, which is one of a plurality of specific wavelength regions, is lowest.
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