JP4793113B2 - 反射型スクリーン - Google Patents
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Description
光反射層と、該光反射層上に設けられる光拡散層とを備える反射型スクリーンにおいて、
前記光拡散層は、光拡散面上の直交するスクリーン水平方向およびスクリーン垂直方向のうちスクリーン垂直方向における入射角に対応した輝度分布曲線が入射角0度軸に対して非対称となる拡散特性を有し、前記スクリーン垂直方向における当該スクリーン面法線方向の輝度がピーク輝度の半値となる入射角の絶対値(輝度半値入射角の絶対値)が小となる側を当該スクリーンの上部となるように配置され、
前記光拡散層の前記拡散特性として、前記スクリーン垂直方向のピーク輝度が該スクリーン垂直方向の輝度半値入射角の絶対値が大となる側に軸ずれしており、
前記光拡散層表面は略楕円体の一部分からなる微細表面要素が集合した凹凸形状を有し、
前記微細表面要素の高さ方向の頂点が、前記微細表面要素の底面の中心に対してスクリーン垂直方向にずれており、
上記頂点がずれた側が、前記スクリーン垂直方向のピーク輝度の軸がずれた側となっており、
光拡散層は、表面に凹凸を有する樹脂からなり、
微細表面要素の大きさ及び/又は配置がランダムであることを特徴とする反射型スクリーンである。
また、前記光拡散層の反射特性に応じて、前記光吸収層の光吸収特性を調整するとよい。一般に光拡散層の反射スペクトルが短波長側で小さくなることから、光吸収層の吸収率を短波長側ほど小さくすることにより、スクリーンとしての反射率を可視光領域で揃えることが可能となる。具体的には、前記光吸収層の光吸収特性として、(青色波長領域の吸収率)<(緑色波長領域の吸収率)<(赤色波長領域の吸収率)の関係を有するようにすればよい。このとき、前記青色波長領域は波長450nm以上、500nm未満であり、前記緑色波長領域は波長500nm以上、600nm未満であり、前記赤色波長領域は波長600nm以上、650nm未満である。
さらに、前記光吸収層は、顔料を含有した粘着剤からなることが好適である。
また、前記光拡散層の反射特性に応じて、前記光反射層の光反射特性を調整するとよい。一般に光拡散層の反射スペクトルが短波長側で小さくなることから、光反射層の反射率を短波長側ほど大きくすることにより、スクリーンとしての反射率を可視光領域で揃えることが可能となる。具体的には、前記光反射層の光反射特性として、(青色波長領域の反射率)>(緑色波長領域の反射率)>(赤色波長領域の反射率)の関係を有するようにすればよく、その場合には金属酸化物薄膜の厚さで調整するとよい。このとき、前記青色波長領域は波長450nm以上、500nm未満であり、前記緑色波長領域は波長500nm以上、600nm未満であり、前記赤色波長領域は波長600nm以上、650nm未満である。
さらに、前記金属酸化物薄膜は、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であることが好適である。
光拡散面上の直交するスクリーン水平方向およびスクリーン垂直方向のうちスクリーン垂直方向における入射角に対応した輝度分布曲線が入射角0度軸に対して非対称となる拡散特性を有し、前記スクリーン垂直方向における当該スクリーン面法線方向の輝度がピーク輝度の半値となる入射角の絶対値(輝度半値入射角の絶対値)が小となる側を当該スクリーンの上部となるように配置される光拡散層と、該光拡散層上に設けられる光反射層とを備え、
前記光拡散層の前記拡散特性として、前記スクリーン垂直方向のピーク輝度が該スクリーン垂直方向の輝度半値入射角の絶対値が大となる側に軸ずれしており、
前記光拡散層表面は略楕円体の一部分からなる微細表面要素が集合した凹凸形状を有し、
前記微細表面要素の高さ方向の頂点が、前記微細表面要素の底面の中心に対してスクリーン垂直方向にずれており、
上記頂点がずれた側が、前記スクリーン垂直方向のピーク輝度の軸がずれた側となっており、
光拡散層は、表面に凹凸を有する樹脂からなり、
微細表面要素の大きさ及び/又は配置がランダムであることを特徴とする反射型スクリーンである。
また、前記光拡散層の反射特性に応じて、前記光吸収層の光吸収特性を調整するとよい。一般に光拡散層の反射スペクトルが短波長側で小さくなることから、光吸収層の吸収率を短波長側ほど小さくすることにより、スクリーンとしての反射率を可視光領域で揃えることが可能となる。具体的には、前記光吸収層の光吸収特性として、(青色波長領域の吸収率)<(緑色波長領域の吸収率)<(赤色波長領域の吸収率)の関係を有するようにすればよい。このとき、前記青色波長領域は波長450nm以上、500nm未満であり、前記緑色波長領域は波長500nm以上、600nm未満であり、前記赤色波長領域は波長600nm以上、650nm未満である。
さらに、光吸収層は、最上層に配置されるため、顔料を含有した樹脂であることが好適である。
また、前記光拡散層の反射特性に応じて、前記光反射層の光反射特性を調整するとよい。一般に光拡散層の反射スペクトルが短波長側で小さくなることから、光反射層の反射率を短波長側ほど高くすることにより、スクリーンとしての反射率を可視光領域で揃えることが可能となる。具体的には、前記光反射層の光反射特性は、(青色波長領域の反射率)>(緑色波長領域の反射率)>(赤色波長領域の反射率)の関係を有するようにすればよい。このとき、前記青色波長領域は波長450nm以上、500nm未満であり、前記緑色波長領域は波長500nm以上、600nm未満であり、前記赤色波長領域は波長600nm以上、650nm未満である。
さらに、前記金属酸化物薄膜は、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であることが好適である。
r = a×θ
(なお、a=b/2π(一定)、θ=(rmax−2π)〜rmaxであり、bは前記段差の高さ、rは前記巻取軸外周面の半径、rmaxは該巻取軸の最外半径(mm)である。)
また、本発明の巻き取り式反射型スクリーンによれば、従来の巻き取り式反射型スクリーンでは本発明の反射型スクリーンを用いる場合に大きな問題となっていた、反射型スクリーンにおける圧着痕の発生を抑制して該圧着痕による輝度差を低減させてることができ、その結果反射型スクリーンの平面性、平滑性の確保を容易とし、投影映像品質の低下を防ぐことが可能となる。
ここで、従来の反射型スクリーン、例えばAlからなる光反射層と、表面に凹凸を有する光拡散層とが透明粘着層を介して貼り合わされている構成において、プロジェクタ光源から画像光を投射した場合を考えると、まずプロジェクタ光が反射型スクリーンに入射し、光拡散層、透明粘着層を透過し光反射層で適正に反射される。このとき、視野角制御のない(拡散角が等方性の)光拡散層を使用した場合には、水平方向と垂直方向の拡散角が同じであり、かつ、観察者の視野角を考慮する必要があることから、すべての方位の拡散角を広げることが必須となっていた。そのため、スクリーンの斜め上方向(天井方向)の拡散角も広くなっていた。これはすなわち、スクリーンの斜め上方向から入射する外光が反射される際にスクリーン正面方向の観察者側に放射される割合が多くなるということであり、コントラストの悪化の原因となるものであった。
前記のような従来の反射型スクリーンを考えた場合、光反射層表面において図1に示す反射スペクトルに基づいてプロジェクタ光の一部が反射されているため、反射型スクリーンとして放射される光は、光反射層での反射光に光拡散層における反射光が重畳されたものとなり、光の反射成分として(青色波長領域)<(緑色波長領域)<(赤色波長領域)の関係でホワイトバランスがずれた画像となっていた。
本発明は、この両者の問題を解決するものである。
図2は、本発明に係る反射型スクリーンの第1の実施の形態の構成を示す断面図である。
図2(a)に示す反射型スクリーン10Aは、光反射層11と、該光反射層11上に設けられる光拡散層13とから構成されている。また、光反射層11と光拡散層13とは透明の粘着層12で貼り合わされている。
本発明の反射型スクリーン10Aに対して、光拡散層13の光拡散面の直交する二軸方向(A軸方向、B軸方向)それぞれで入射角を変化させながら白色光を投射し、当該スクリーン面法線方向(入射角0度方向)の輝度を測定した結果(入射角−輝度の関係)を示している。なお、入射角0°で光拡散層13に照射した光の光拡散面から放射される拡散光輝度の角度依存性を測定しても(散乱角−輝度の関係であるが)同様の結果が得られる。
ここで、光拡散層13は、前記A軸方向を当該スクリーン垂直方向(縦方向)とし、前記輝度半値入射角が小となる側が当該スクリーンの上部となるように配置されることが好ましい。これにより、観察者への外光の散乱を減らせることができる。
また、研削材の平均粒径は、1〜1000μmが好ましく、5〜600μmがより好ましい。さらに5〜50μmとするとなお好ましい。
すなわち、外光がスクリーンに入射する際、外光は主に斜め上方向(天井方向)から到達することから、光拡散層13の前記A軸の輝度半値入射角が小となる側をスクリーン上部に配置することで、観察者へ外光が拡散する効果は低減され、結果として、コントラストの高い画像を表示できるため、蛍光灯などの照明が点いた明るい室内でも鮮明な画像として視覚できる。
図2(b)は、本発明の反射型スクリーンの第1の実施の形態のバリエーション(1)の構成を示す断面図である。
反射型スクリーン10Bは、光反射層11と、光吸収層22と、光拡散層13とが順次積層された構造を有する。
ここで、光反射層11、光拡散層13は、図2(a)で説明したものと同じである。
(青色波長領域の吸収率)<(緑色波長領域の吸収率)<(赤色波長領域の吸収率)
の関係をもつ光吸収特性を有する。
(赤色波長領域の吸収率)−(緑色波長領域の吸収率)≦3%
(緑色波長領域の吸収率)−(青色波長領域の吸収率)≦3.5%
すなわち、外光がスクリーンに入射する際、外光は主に斜め上方向(天井方向)から到達することから、光拡散層13の前記A軸の輝度半値入射角が小となる側をスクリーン上部に配置することで、観察者へ外光が拡散する効果を低減され、結果として、コントラストの高い画像を表示できるため、蛍光灯などの照明が点いた明るい室内でも鮮明な画像として視覚できる。更に、プロジェクタ光源から画像光を投射すると、まずプロジェクタ光が反射型スクリーン10Bに入射し、光拡散層13を透過し、光吸収層22に入り、該光吸収層22の光吸収特性((青色波長領域の吸収率)<(緑色波長領域の吸収率)<(赤色波長領域の吸収率))に応じて入射光の一部は吸収され、残りの光が透過し、その透過した光は光反射層11において適正に反射される。さらに、この反射光は再度光吸収層22に入り、前記光吸収特性に応じて反射光の一部は吸収され、残りの光が透過し、この透過した光は光拡散層13で散乱放射される(反射光A)。一方、これと同時に、光反射層13表面において図1に示す反射スペクトルに基づいてプロジェクタ光の一部が反射されており(反射光B)、反射型スクリーン10Bとして放射される光は、反射光Aと反射光Bとが重畳されたものとなり、反射光Aにおける色度バランスが調整されていることから、最終的にホワイトバランスがとれた画像となる。
反射型スクリーン10Cは、光反射層21と、粘着層12と、光拡散層13とが順次積層された構造を有する。
ここで、粘着層12、光拡散層13は、図2(a)で説明したものと同じである。
(青色波長領域の反射率)>(緑色波長領域の反射率)>(赤色波長領域の反射率)
の関係をもつ光反射特性を有する。
すなわち、外光がスクリーンに入射する際、外光は主に斜め上方向(天井方向)から到達することから、光拡散層13の前記A軸の輝度半値入射角が小となる側をスクリーン上部に配置することで、観察者へ外光が拡散する効果を低減され、結果として、コントラストの高い画像を表示できるため、蛍光灯などの照明が点いた明るい室内でも鮮明な画像として視覚できる。更に、プロジェクタ光源から画像光を投射すると、まずプロジェクタ光が反射型スクリーン10Cに入射し、光拡散層13及び粘着層12を透過し、光反射層21に入り、該光反射層21の光反射特性((青色波長領域の反射率)>(緑色波長領域の反射率)>(赤色波長領域の反射率))に応じて反射される。さらに、この反射光は粘着層12を透過し、この透過した光は光拡散層13で散乱放射される(反射光C)。一方、これと同時に、光反射層13表面において図1に示す反射スペクトルに基づいてプロジェクタ光の一部が反射されており(反射光B)、反射型スクリーン10Cとして放射される光は、反射光Cと反射光Bとが重畳されたものとなり、反射光Cにおける色度バランスが調整されていることから、最終的にホワイトバランスがとれた画像となる。
図4は、本発明に係る反射型スクリーンの第2の実施の形態の構成を示す断面図である。
図4(d)に示す反射型スクリーン30Aは、光拡散層13と、該光拡散層13上に設けられる光反射層31とから構成されている。
本実施の形態でも、スクリーンとして、前記A軸方向の輝度半値入射角が小となる側(図3では8度の側)が外光強度の最も強い方向に向くように光拡散層13を配置する。このとき、光拡散層13は、前記A軸方向を当該スクリーン垂直方向(縦方向)とし、前記輝度半値入射角が小となる側が当該スクリーンの上部となるように配置されることが好ましい。
すなわち、外光がスクリーンに入射する際、外光は主に斜め上方向(天井方向)から到達することから、光拡散層13の前記A軸の輝度半値入射角が小となる側をスクリーン上部に配置することで、光反射総31表面で観察者へ外光が拡散する効果は低減され、結果として、コントラストの高い画像を表示できるため、蛍光灯などの照明が点いた明るい室内でも鮮明な画像として視覚できる。
図4(e)は、本発明の反射型スクリーンの第2の実施の形態のバリエーション(1)の構成を示す断面図である。
反射型スクリーン30Bは、光拡散層13と、光反射層31と、光吸収層32とが順次積層された構造を有する。すなわち、反射型スクリーン30Aの光反射層31の上に光吸収層32が設けられた構成である。
ここで、光拡散層13、光反射層31は、図4(d)で説明したものと同じである。
(青色波長領域の吸収率)<(緑色波長領域の吸収率)<(赤色波長領域の吸収率)
の関係をもつ光吸収特性を有する。
(赤色波長領域の吸収率)−(緑色波長領域の吸収率)≦3%
(緑色波長領域の吸収率)−(青色波長領域の吸収率)≦3.5%
すなわち、外光がスクリーンに入射する際、外光は主に斜め上方向(天井方向)から到達することから、光拡散層13の前記A軸の輝度半値入射角が小となる側をスクリーン上部に配置することで、観察者へ外光が拡散する効果は低減され、結果として、コントラストの高い画像を表示できるため、蛍光灯などの照明が点いた明るい室内でも鮮明な画像として視覚できる。更に、プロジェクタ光源から画像光を投射すると、まずプロジェクタ光が反射型スクリーン30Bの光吸収層32に入り、該光吸収層32の光吸収特性((青色波長領域の吸収率)<(緑色波長領域の吸収率)<(赤色波長領域の吸収率))に応じて入射光の一部は吸収され、残りの光が透過し、その透過した光は光反射層31において適正に反射される。さらに、この反射光は再度光吸収層32に入り、前記光吸収特性に応じて反射光の一部は吸収され、残りの光が透過し、この透過した光は散乱放射される(反射光D)。一方、これと同時に、光吸収層32表面において図1に示す反射スペクトルに基づいてプロジェクタ光の一部が反射されており(反射光E)、反射型スクリーン30Bとして放射される光は、反射光Dと反射光Eとが重畳されたものとなり、反射光Dにおける色度バランスが調整されていることから、最終的にホワイトバランスがとれた画像となる。
反射型スクリーン30Cは、光拡散層13と、光反射層41とが順次積層された構造を有する。
ここで、光拡散層13は、図2(a)で説明したものと同じである。
(青色波長領域の反射率)>(緑色波長領域の反射率)>(赤色波長領域の反射率)
の関係をもつ光反射特性を有する。
すなわち、外光がスクリーンに入射する際、外光は主に斜め上方向(天井方向)から到達することから、光拡散層13の前記A軸の輝度半値入射角が小となる側をスクリーン上部に配置することで、観察者へ外光が拡散する効果は低減され、結果として、コントラストの高い画像を表示できるため、蛍光灯などの照明が点いた明るい室内でも鮮明な画像として視覚できる。更に、プロジェクタ光源から画像光を投射すると、まずプロジェクタ光が反射型スクリーン30Cの光反射層41に入射し、該光反射層41の光反射特性((青色波長領域の反射率)>(緑色波長領域の反射率)>(赤色波長領域の反射率))に応じて反射されるとともに散乱放射される(反射光F)。一方、これと同時に、光反射層41表面において図1に示す反射スペクトルに基づいてプロジェクタ光の一部が反射されており(反射光G)、反射型スクリーン30Cとして放射される光は、反射光Fと反射光Gとが重畳されたものとなり、反射光Fにおける色度バランスが調整されていることから、最終的にホワイトバランスがとれた画像となる。
ところで、上記反射型スクリーンの構成、例えば第1の実施の形態のバリエーション(1)の構成は、具体的には図5に示すような構成であり、光拡散層13が約100μm厚、光吸収層22が約38μm厚、光反射層11(ベースフィルムにAl金属膜をスパッタリング法で形成したもの)が約188μm厚となっていた。この場合、ロール巻き取り式スクリーンとして特定の曲率で巻き取った場合にまき癖がつき平面性がたもたれず、画質が劣化する問題があった。この現象は構成する各フィルムが厚いことと、結晶性の透明フィルムを積層していることでおきていると考えられる。上記の構成で光反射層11を薄くしようとし、ベースフィルムを薄くしたもの(例として100μm以下のPETフィルム)にスパッタリング法にて金属膜を形成するとプロセス中の輻射熱やプラズマのダメージにより熱負けやブロッキングが発生する問題がある。スパッタリング中に受けるベースフィルムのダメージを考慮すると光反射層11のベースフィルム厚はPETフィルムの場合、100μm以上が望ましい。
発明者らは、この問題を解決すべく鋭意検討を行い、総厚が薄くなるとともに巻き癖のつきにくいロール巻き取り式の反射型スクリーン及びその製造方法を開発した。以下、その構成について説明する。
図6に、本発明の基本構成1を示す。ここでは、光拡散層13に光吸収層22を介して金属膜のみの光反射層11を転写させた構成となっている。この構成であれば光反射層11のベースフィルム厚を省略することができる。
反射型スクリーンにおける光反射層11を形成するためのものとして、図7のようにベースフィルム11b上に光反射層11(金属膜)が形成された剥離フィルム(光反射層/ベースフィルム)を用意する。
ロールtoロールのスパッタリング法によりPVCフィルム200μm(ベースフィルム11b)上にAl金属膜(光反射層11)を形成し、ついで、このフィルムに粘着性を有する光吸収層22を介して光拡散層13を貼り合わせ、その後にPVCフィルムを光反射層11/光吸収層22/光拡散層13の積層体から引き剥がすことを行った。その結果、各層の損傷なく反射型スクリーンを製造できることが確認できた。
図8に、本発明の基本構成2を示す。ここでは、光拡散層13に光吸収層22を介して金属膜のみの光反射層11及び剥離層11cを転写させた構成となっている。
基本構成2では、拡散層13/光吸収層22/光反射層11の基本構成はかわらないが、光反射層11上に保護膜となる剥離層11cを設けることにより、前記問題を改善するものである。
基本構成2の反射型スクリーンを製造する際には、図11(a),(b)のいずれの剥離フィルムを用いてもよい。
剥離フィルムとして、図11(b)に示した構成のものを用い、ベースフィルム11bをPETフィルム(厚さ188μm)、粘着層11dをアクリル系微粘着剤(厚さ25μm)とし、剥離層11cアラミド樹脂(厚さ4μm)とし、Al金属膜を剥離層11c上に形成したものとした。ついで、このフィルムに粘着性を有する光吸収層22(厚さ38μm)を介して光拡散層13(厚さ50μm)を貼り合わせ、その後にPETフィルム及び粘着層11dを剥離層11c/光反射層11/光吸収層22/光拡散層13の積層体から引き剥がすことを行った。その結果、各層の損傷なく厚さ100μm以下の反射型スクリーンを製造できることが確認できた。
巻き取り式反射型スクリーンは、反射型スクリーンの一端を円筒形状の巻取軸に取付ける等を行い、該反射型スクリーンを巻取軸に巻きつけることによりスクリーンの格納を行い、巻取軸から巻き出すことによりスクリーンの展張を行うものである。この場合、使用するときには、回転自在な巻取軸から反射型スクリーンを引出した状態で投影可能な平面状態を構成することになる。
図15は、本発明の巻き取り式反射型スクリーンの構成を示す概略図である。図15(a)は巻き取り式反射型スクリーンの正面図、図15(b)は巻き取り式反射型スクリーンの側面図である。
巻取軸51は、自身の剛性を保つために必要な肉厚をもつ円筒形状の軸であり、その外径は20〜100mm程度である。また、巻取軸51の外周面上に反射型スクリーン30Aの厚さと接着テープの厚さの合計厚さb(mm)に対応した段差51aをもつとともに、該段差51aの部分以外の外周面の形状は連続したスムーズな面であり曲面として大きな変極点がない構造となっている。
(段差51aの高さb0)=b
r = a×θ (a=b/2π(一定)、θ=(rmax−2π)〜rmax)
なお、rは巻取軸51外周面の半径(mm)、rmaxは巻取軸51の最外半径(mm)である。
また、接着テープの厚さは30μm以下であることが好ましい。
巻取軸61は、自身の剛性を保つために必要な肉厚をもつ円筒形状の軸であり、その外周面上に反射型スクリーン30Aの厚さと接着テープの厚さの合計厚さb(mm)に対応した段差61aをもつとともに、該段差61aの部分以外の外周面の形状は連続したスムーズな面であり曲面として大きな変極点がない構造となっている。
以下、本発明の実施した例を説明する。
(1)反射型スクリーンサンプル
つぎの手順で本発明の反射型スクリーン10Bを作製した。
(S11)PETフィルム(厚み100μm)上にスパッタリング法により膜厚50nmのAlを成膜し、光反射層11とする。
(S12)PETフィルム(厚み100μm)上に紫外線硬化型樹脂を均一にコーティングし、この樹脂コーティング層にサンドブラスト法にて凹凸を形成した型を押し付ける。ついで紫外線を照射して樹脂コーティング層を硬化させた後、型を外してPETフィルム上に型の凹凸が転写された樹脂層を形成し、これを光拡散層13とした。この光拡散層13は図3に示す拡散特性を示した。すなわち、拡散角として、A軸方向が21度、B軸方向が36度であり、輝度半値入射角はA軸上の一方の側(入射角プラス側)が13度、他方の側(入射角マイナス側)が8度であり、B軸上の一方の側と他方の側では同じ値(18度)となっていた。また、光拡散層13の反射特性は図18の通りであった。
(S13)粘着剤層中へ顔料を分散させた光吸収層12を用意する。このとき顔料添加量は前記光拡散層13の反射特性に応じて設定し可視光領域の光吸収特性を調整した。表1に、今回使用した光吸収層12の光吸収特性を示す。ここでは、波長450,500,550,600,650nmそれぞれの吸収率、並びに青色波長領域(波長450nm以上、500nm未満)、緑色波長領域(波長500nm以上、600nm未満)、赤色波長領域(波長600nm以上、650nm未満)それぞれの平均吸収率を示している。
(S14)光反射層11のAl成膜面と光拡散層13の平坦面とを向かい合わせる形で、光吸収層12により光反射層11と光拡散層13とを貼りあわせて、反射型スクリーン10Bを完成した。なお、このときに光拡散層13の前記A軸が当該スクリーン垂直方向となり、前記A軸の輝度半値入射角が小となる側(8度となる側)が当該スクリーンの上部となるように、光拡散層13を配置し貼りあわせた。
実施例1において、前記光吸収層12に代えて、アクリル系透明粘着剤テープ(巴川製紙製、TD06A)を用い、それ以外は実施例と同じ条件で反射型スクリーンを作製した。
つぎの手順で本発明の反射型スクリーン30Cを作製した。
(S21)PETフィルム(厚み100μm)上に紫外線硬化型樹脂を均一にコーティングし、この樹脂コーティング層にサンドブラスト法にて凹凸を形成した型を押し付ける。ついで紫外線を照射して樹脂コーティング層を硬化させた後、型を外してPETフィルム上に型の凹凸が転写された樹脂層を形成し、これを光拡散層13とした。この光拡散層13の拡散特性を図19に示す。拡散角として、A軸方向が36度、B軸方向が50度であり、輝度半値入射角はA軸上の一方の側(入射角プラス側)が20度、他方の側(入射角マイナス側)が16度であり、B軸上の一方の側と他方の側では同じ値(25度)となっていた。また、光拡散層13の反射特性は図20の通りであった。
(S22)光拡散層13の凹凸面上にスパッタリング法により膜厚50nmのAlを成膜し、光反射層11とした。
(S23)Al上にSiO2を成膜した。このとき膜厚は前記光拡散層13の反射特性(図20)に応じて設定し可視光領域の光反射特性を調整した。ここでは膜厚130nmとし、図21に示すような反射率分布を作り出した。
(S24)光拡散層13の前記A軸が当該スクリーン垂直方向となり、前記A軸の輝度半値入射角が小となる側(16度となる側)が当該スクリーンの上部となるように、光拡散層13を配置し反射型スクリーン30Cを完成した。
実施例3において、光反射層11をAlのみからなるものとし、それ以外は実施例3と同じ条件で反射型スクリーンを作製した。
実施例2において、光反射層11と光拡散層13とを貼りあわせる際に光拡散層13の前記A軸が当該スクリーン垂直方向となり、前記A軸の輝度半値入射角が大となる側(13度となる側)が当該スクリーンの上部となるようにし、それ以外は実施例2と同じ条件で反射型スクリーンを作製した。
実施例4において、光拡散層13を配置する際に光拡散層13の前記A軸が当該スクリーン垂直方向となり、前記A軸の輝度半値入射角が大となる側(20度となる側)が当該スクリーンの上部となるようにし、それ以外は実施例4と同じ条件で反射型スクリーンを作製した。
反射型スクリーンサンプルの正面にUHPランプを光源としたプロジェクタ(ソニー(株)製VPL−HS50)を配置し、このプロジェクタから該スクリーン中央部に白色像を投射し、スクリーン中央部からの反射スペクトルを分光光度計(日本分光製、V560)にて測定した。また、スクリーン中央部からの反射光のホワイトバランス(xyz表色系色度図におけるxy色度座標)を分光測色計(Photo Research社製、PR650)にて測定した。
また、前記配置に加えて、反射型スクリーンサンプルの斜め上方にハロゲン光源を配置し、プロジェクタからスクリーン中央部に白色光を投射すると同時にハロゲン光源から外光としてハロゲン光を投射し、スクリーン中央部からの反射光の反射輝度を前記分光測色計にて測定した。ここで、コントラスト(=白レベル/黒レベル)は、プロジェクタ光源の反射輝度とハロゲン光の反射輝度の和をハロゲン光の反射輝度で除して求めた。
なお、コントラスト及びホワイトバランスの評価基準として、標準拡散板(Labspere社のスペクトラロン反射ターゲット)を使用した。
さらに、前記色度座標xyからCIE1976 USC色度図に基づき色度座標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、次の式に従って標準拡散板を基準とした色ずれ(ΔJND)を求めた。
ΔJND=(Δu´2+Δv´2)2/1/0.004
表2において、コントラストとして、標準拡散板、比較例1、実施例2、実施例1の順で向上していることが分かった。比較例1のコントラストが標準拡散板よりも向上しているのは、光拡散層13のスクリーン垂直方向の拡散角が狭いことによるものである。実施例2のコントラストが比較例1よりも向上しているのは、スクリーン上部の輝度半値入射角が小さいことによるものである。また、実施例1のコントラストが実施例2よりも向上しているのは、光吸収層による光吸収の効果によるものである。
また、実施例1,2のスクリーンサンプルの反射特性を図22に示す。実施例2では、反射特性のカーブが左肩下がりとなっており、表示された画像が黄色味を帯びる傾向が認められた。それに対して、実施例1では反射特性のカーブがより平坦になっており、ホワイトバランスが改善されていることが伺われた。また、色ずれの評価結果についてもこれと同様に、実施例1で色ずれが少ないことが分かった。
表3において、コントラストとして、標準拡散板、比較例2、実施例3及び実施例4の順で向上していることが分かった。比較例2のコントラストが標準拡散板よりも向上しているのは、光拡散層13のスクリーン垂直方向の拡散角が狭いことによるものである。実施例3,4のコントラストが比較例2よりも向上しているのは、スクリーン上部の輝度半値入射角が小さいことによるものである。
また、ホワイトバランスについては、実施例3が最もよいことが分かった。
つぎの手順で本発明の反射型スクリーン30Aを作製した。
(S31)PETフィルム(厚み100μm)上に紫外線硬化型樹脂を均一にコーティングし、この樹脂コーティング層にサンドブラスト法にて凹凸を形成した型を押し付ける。ついで紫外線を照射して樹脂コーティング層を硬化させた後、型を外してPETフィルム上に型の凹凸が転写された樹脂層を形成し、これを光拡散層13とした。
(S32)光拡散層13の凹凸面上にスパッタリング法により膜厚50nmのAlを成膜し、光反射層11とした。このとき、光拡散層13の前記A軸が当該スクリーン垂直方向となり、前記A軸の輝度半値入射角が小となる側(A+=14度となる側)が、外光が最も強く入射する側である当該スクリーンの上部となるように、光拡散層13を配置し反射型スクリーン30Aを完成した。
図23において、A軸上の一方の側(入射角プラス側)の輝度半値入射角(A+)が14度、他方の側(入射角マイナス側)の輝度半値入射角(A−)が19度であり、A+≦A−の関係が成り立っていた。また、A軸上の一方の側(入射角プラス側)のピーク輝度に対して1/10となる入射角(輝度1/10値入射角)が(A+)+10度=24度、A軸上の他方の側(入射角マイナス側)の輝度1/10値入射角が(A−)+18度=37度となっており、輝度1/10値入射角と輝度半値入射角の差がA軸上の一方の側(入射角プラス側)と他方の側(入射角マイナス側)とで異なっていた。
実施例5の反射型スクリーンの表面形状を調査した。
図24に実施例5の反射型スクリーンサンプルの表面を観察したSEM写真を示す。図中横方向がA軸方向、縦方向がB軸方向となっている。また、本サンプルの最表層は反射層31であるが、その表面形態は反射層31の下の光拡散層13の表面形態が反映されている。
微小表面要素pの頂点の位置はZ軸(x=y=0の軸)にはなく、x=x1、y=0の位置にずれていた。すなわち、図26(b)のx−x´断面図における微細表面要素pの断面形状はその頂点がX軸上をx1だけずれたZ軸に対して非対称の形状となっており、図26(c)のy−y´断面図における微細表面要素pの断面形状はZ軸に対して左右対称の形状となっていた。
図27にその結果を示す。図中、Aの曲線はA軸方向の拡散特性、Bの曲線がB軸方向の拡散特性を示しており、A軸方向の拡散特性として入射角マイナス側に軸ずれし、B軸方向の拡散特性は入射角0度軸に対して対称となっていた。
実施例6で得られた知見に基づき、サンドブラスト条件を調整して光拡散層13の表面形状を変化させてA軸方向の拡散特性における軸ずれをコントロールした反射型スクリーン30Aのサンプルを作製した。具体的には、A軸方向の拡散特性における軸ずれを0,2.5,5,7.5度に変化させたサンプルを作製した。
得られた反射型スクリーン30Aのサンプルに対して外光が入射する環境下でプロジェクタ光と投射して反射光についてゲイン、黒レベル、コントラスト比を測定した。なお、プロジェクタ光を200 lx、外光を100 lxとした。また、黒レベルは明所全白の値となっている。
本発明の巻取り式反射型スクリーンを以下の条件で作製した。
(実施例8−1)
図16に示した巻取り式反射型スクリーンを次の手順で作製した。
(S41)同心円状の巻取軸φ45に対して、高さ(b0)0.11mmの段差51aを形成する加工を施す。
(S42)ついで、ステップS41の巻取軸について曲率連続で半径r=a×θの螺旋状に放電加工を行って巻取軸51とした。ここで、a=0.11/(2π)である。
(S43)前記段差51a部分に実施例6で作製した反射型スクリーン30A(厚さ(t1)0.10mm)の一端を、接着テープ(厚さ(t2)0.01mm)で固定した。
(S44)反射型スクリーン30Aのもう一方の端には、錘0.04MPaを加え、回転自在な巻取軸51を巻き上げて、反射型スクリーン30Aを巻取軸51に巻き付けた。
図17に示した巻取り式反射型スクリーンを次の手順で作製した。
(S51)半径r25.5mmを持ち曲率1/25.5で構成された半円筒61bと、半径(r-b0)25.37mmを持ち曲率1/25.37で構成された半円筒61cとが、前記反射型スクリーンの厚さと接合部材の厚さの合計厚さに対応した高さ(b0)0.11mmの段差61aを生じるように、合わされた形状(図17に示す形状)の巻取軸61を形成する。
(S52)前記段差61a部分に実施例6で作製した反射型スクリーン30A(厚さ(t1)0.10mm)の一端を、接着テープ(厚さ(t2)0.01mm)で固定した。
(S53)反射型スクリーン30Aのもう一方の端には、錘0.04MPaを加え、回転自在な巻取軸61を巻き上げて、反射型スクリーン30Aを巻取軸61に巻き付けた。
実施例8−1において、段差51aの高さ(b0)を0.13mmとし、接着テープの厚さを(t2)0.03mmとし、それ以外は実施例8−1と同じ条件で巻取り式反射型スクリーンを作製した。
実施例8−1において、段差51aの反射型スクリーン30Aの端部が接着される部分に切込み51bを入れた構造(図28)とし、それ以外は実施例8−1と同じ条件で巻取り式反射型スクリーンを作製した。
図29に示した巻取り式反射型スクリーンを次の手順で作製した。
(S61)φ45の同心円状の巻取軸91Aの外周面に対して、実施例6で作製した反射型スクリーン30A(厚さ(t1)0.10mm)の一端を、接着テープ(厚さ(t2)0.01mm)91aで固定した。
(S62)反射型スクリーン30Aのもう一方の端には、錘0.04MPaを加え、回転自在な巻取軸91Aを巻き上げて、反射型スクリーン30Aを巻取軸91Aに巻き付けた。
図13に示した巻取り式反射型スクリーンを次の手順で作製した。
(S71)同心円状の巻取軸φ45に対して、高さ(b0)0.11mmの段差92を形成する加工を施す(巻取軸91B)。
(S42)ついで、前記段差92部分に実施例6で作製した反射型スクリーン30A(厚さ(t1)0.10mm)の一端を、接着テープ(厚さ(t2)0.01mm)で固定した。
(S43)反射型スクリーン30Aのもう一方の端には、錘0.04MPaを加え、回転自在な巻取軸91Bを巻き上げて、反射型スクリーン30Aを巻取軸91Bに巻き付けた。
実施例8−1において、段差51aの高さ(b0)を0.15mmとし、接着テープの厚さを(t2)0.05mmとし、それ以外は実施例8−1と同じ条件で巻取り式反射型スクリーンを作製した。
実施例8−1において、図30に示すように反射型スクリーン30Aの端部側の途中を切断し、その部分を接着テープ91aで繋ぎ合わせ、それ以外は実施例8−1と同じ条件で巻取り式反射型スクリーンを作製した。
実施例8−1〜8−4は、比較例8−1〜8−4に対して、圧着痕発生による輝度差を50以下に抑制することができた。また、その結果としてスクリーンの平面性、平滑性を確保でき、投影映像の品質低下を防ぐことができた。
Claims (15)
- 光反射層と、該光反射層上に設けられる光拡散層とを備える反射型スクリーンにおいて、
前記光拡散層は、光拡散面上の直交するスクリーン水平方向およびスクリーン垂直方向のうちスクリーン垂直方向における入射角に対応した輝度分布曲線が入射角0度軸に対して非対称となる拡散特性を有し、前記スクリーン垂直方向における当該スクリーン面法線方向の輝度がピーク輝度の半値となる入射角の絶対値(輝度半値入射角の絶対値)が小となる側を当該スクリーンの上部となるように配置され、
前記光拡散層の前記拡散特性として、前記スクリーン垂直方向のピーク輝度が該スクリーン垂直方向の輝度半値入射角の絶対値が大となる側に軸ずれしており、
前記光拡散層表面は略楕円体の一部分からなる微細表面要素が集合した凹凸形状を有し、
前記微細表面要素の高さ方向の頂点が、前記微細表面要素の底面の中心に対してスクリーン垂直方向にずれており、
上記頂点がずれた側が、前記スクリーン垂直方向のピーク輝度の軸がずれた側となっており、
前記光拡散層は、表面に凹凸を有する樹脂からなり、
前記微細表面要素の大きさ及び/又は配置がランダムであることを特徴とする反射型スクリーン。 - 光拡散面上の直交するスクリーン水平方向およびスクリーン垂直方向のうちスクリーン垂直方向における入射角に対応した輝度分布曲線が入射角0度軸に対して非対称となる拡散特性を有し、前記スクリーン垂直方向における当該スクリーン面法線方向の輝度がピーク輝度の半値となる入射角の絶対値(輝度半値入射角の絶対値)が小となる側を当該スクリーンの上部となるように配置される光拡散層と、該光拡散層上に設けられる光反射層とを備え、
前記光拡散層の前記拡散特性として、前記スクリーン垂直方向のピーク輝度が該スクリーン垂直方向の輝度半値入射角の絶対値が大となる側に軸ずれしており、
前記光拡散層表面は略楕円体の一部分からなる微細表面要素が集合した凹凸形状を有し、
前記微細表面要素の高さ方向の頂点が、前記微細表面要素の底面の中心に対してスクリーン垂直方向にずれており、
上記頂点がずれた側が、前記スクリーン垂直方向のピーク輝度の軸がずれた側となっており、
前記光拡散層は、表面に凹凸を有する樹脂からなり、
前記微細表面要素の大きさ及び/又は配置がランダムであることを特徴とする反射型スクリーン。 - 前記光拡散層は、当該スクリーン水平方向とスクリーン垂直方向とで拡散角が異なることを特徴とする請求項1または2に記載の反射型スクリーン。
- 前記微細表面要素は、当該スクリーン面の法線に対して非対称な凸または凹形状であることを特徴とする請求項1に記載の反射型スクリーン。
- 前記光拡散層表面の凹凸ピッチが1mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の反射型スクリーン。
- 前記光反射層は、表面がAl,Ag,Ti,Nb,Ni,Cr,Feまたはそれらの合金からなることを特徴とする請求項1または2に記載の反射型スクリーン。
- 前記光反射層上に透過する光の一部を吸収する光吸収層を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の反射型スクリーン。
- 前記光拡散層の反射特性に応じて、前記光吸収層の光吸収特性を調整したことを特徴とする請求項7に記載の反射型スクリーン。
- 前記光反射層は、金属膜と金属酸化物薄膜とを含む光学積層膜からなることを特徴とする請求項1または2に記載の反射型スクリーン。
- 前記光拡散層の反射特性に応じて、前記光反射層の光反射特性を調整したことを特徴とする請求項9に記載の反射型スクリーン。
- 前記光反射層の光反射特性は、
(青色波長領域の反射率)>(緑色波長領域の反射率)>(赤色波長領域の反射率)
の関係を有することを特徴とする請求項9に記載の反射型スクリーン。 - 前記青色波長領域は波長450nm以上、500nm未満であり、前記緑色波長領域は波長500nm以上、600nm未満であり、前記赤色波長領域は波長600nm以上、650nm未満であることを特徴とする請求項11に記載の反射型スクリーン。
- 前記金属酸化物薄膜は、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であることを特徴とする請求項9に記載の反射型スクリーン。
- 請求項1〜13のいずれかに記載の反射型スクリーンと、該反射型スクリーンの一端が固定される円筒形状の巻取軸とを備える巻取り式反射型スクリーンにおいて、
前記巻取軸の外周面は、前記反射型スクリーンの厚さと接合部材の厚さの合計厚さに対応した段差をもち、該段差以外は次式を満足する連続した面であることを特徴とする巻取り式反射型スクリーン。
r=a×θ
(なお、a=b/2π(一定)、θ=(rmax−2π)〜rmaxであり、bは前記段差の高さ、rは前記巻取軸外周面の半径、rmaxは該巻取軸の最外半径(mm)である。) - 請求項1〜13のいずれかに記載の反射型スクリーンと、該反射型スクリーンの一端が固定される円筒形状の巻取軸とを備える巻取り式反射型スクリーンにおいて、
前記巻取軸の外周面は、外周面の半径r、その外周面の曲率1/rの半円筒と外周面の半径r−b、その外周面の曲率1/(r−b)の半円筒とが、前記反射型スクリーンの厚さと接合部材の厚さの合計厚さに対応した高さbの段差を生じるように、合わされてなることを特徴とする巻取り式反射型スクリーン。
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