KR20060049396A

KR20060049396A - 광학 다층막 및 반사형 스크린

Info

Publication number: KR20060049396A
Application number: KR1020050052281A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 세노우에; 카즈히코 모리사와; 신지로 우메야; 카즈히토 시모다; 이치 카지야
Original assignee: 소니 가부시키가이샤
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-05-18
Also published as: US20080037118A1; JP4274147B2; TW200612185A; CN1725040A; US20060001959A1; CN1725040B; US7327517B2; JP2006099049A; EP1607796A1; TWI314668B

Abstract

반사광의 색도를 조정하여, 화면 전체에서 균일한 색 표현이 가능한 광학(光學) 다층막 및 그 광학 다층막을 이용한 반사형 스크린을 제공한다.

광학 다층막(12)은 고(高) 굴절률 막(12H(1))과 저(低) 굴절률 막(12L(1))이 적층되어 이루어지고, 적색, 녹색, 청색의 파장 영역에서의 각각의 반사율 피크 강도가 대략 동일한 반사 특성을 가지는 광학 적층막 A와, 고 굴절률 막(12H(2))과 저 굴절률 막(12L(2))이 적층되어 이루어지고, 반사율 곡선으로서 상기 녹색의 파장 영역에 보톰(bottom)이 있는 반사 특성을 가지는 광학 적층막 B가 조합되어 이루어진다.

반사형 스크린, 기판, 광학 다층막, 고 굴절률 막, 저 굴절률 막, 광 확산층, 광 흡수층.

Description

광학 다층막 및 반사형 스크린{OPTICAL MULTILAYER FILM AND REFLECTIVE SCREEN}

도 1은 본 발명의 전제로 되는 반사형 스크린의 구성을 도시하는 단면도,

도 2는 도 1의 반사형 스크린에서의 반사 특성과, 고압 수은 램프를 이용한 프로젝터의 광원 스펙트럼의 관계를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 관련된 반사형 스크린의 실시의 형태의 구성을 도시하는 단면도,

도 4는 본 발명에 관련된 광학 다층막의 막두께 설정에 관한 플로차트(흐름도),

도 5는 본 발명에 관련된 반사형 스크린을 구성하는 광학 적층막의 설계 파형과 합성 파형을 도시하는 설명도,

도 6은 본 발명에 관련된 반사형 스크린의 다른 실시의 형태의 구성을 도시하는 단면도,

도 7은 실시예 10에서 사용한 점착(粘着: adhesive) 필름의 분광 투과율 곡선.

[부호의 설명]

10, 20, 90…반사형 스크린, 11…기판, 12, 92…광학 다층막, 12H(1), 12H(2), 92H…고 굴절률 막, 12L(1), 12L(2), 92L…저 굴절률 막, 13…광 확산층, 14…광 흡수층.

본 발명은 광학 다층막 및 반사형 스크린에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투사형 프로젝터, 예를 들면 비디오 프로젝터, 필름 프로젝터, 오버헤드 프로젝터 등의 투사 화상을 비추는 스크린에 적용되는 것이며, 특히 명광(明光: 밝은 빛) 하에서도 프로젝터 광(光)에 의한 투영 화상이 고(高)콘트라스트이며, 또한 색 재현성이 뛰어난 선택 파장 반사형의 광학 다층막 및 스크린에 관한 것이다.

근래, 회의 등에서 발언자가 자료를 제시하는 방법으로서 오버헤드 프로젝터나 슬라이드 프로젝터가 널리 이용되고 있다. 또, 일반 가정에서도 액정을 이용한 비디오 프로젝터나 동영상 필름 프로젝터가 보급되고 있다. 이들 프로젝터의 영사(映寫) 방법은 광원으로부터 출력된 광을, 예를 들면 투과형의 액정 패널 등에 의해서 광변조하여 화상광을 형성하고, 이 화상광을 렌즈 등의 광학계를 통해 출사(出射: project)되어 스크린 위에 영사하는 것이다.

예를 들면, 스크린 위에 칼라 화상을 형성할 수 있는 프런트 프로젝터(front projector)는, 광원으로부터 출사된 광선을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각 색의 광선으로 분리해서 소정의 광로(光路)에 수속(收束)시키는 조명 광학계와, 이 조명 광학계에 의해서 분리된 RGB 각 색의 광속(光束)을 각각 광변조하는 액정 패널(라이트 밸브)과, 액정 패널에 의해 광변조된 RGB 각 색의 광속을 합성하는 광 합성부를 구비하고, 광 합성부에 의해 합성한 칼라 화상을 투사 렌즈에 의해 스크린에 확대 투영하도록 하고 있다.

또, 최근에는 광원으로서 협대역(狹帶域) 삼원색 광원을 사용하고, 액정 패널 대신에 그레이팅 라이트 밸브(GLV：Grating Light Valve)를 이용해서 RGB 각 색의 광속을 공간 변조하는 타입의 프로젝터 장치도 개발되어 있다.

또, 상술한 바와 같은 프로젝터에서는, 투영상을 얻기 위해서 투영용 스크린이 이용되지만, 이 투영용 스크린에는 크게 나누어서, 스크린의 이면으로부터 투영광을 조사해서 스크린의 표면에서 보는 투과형의 것과, 스크린의 표면측(front side)으로부터 투영광을 조사해서 당해(當該) 투영광의 스크린에서의 반사광을 보는 반사형의 것이 있다.

어느 방식으로 하더라도, 시인성(視認性: visibility)이 양호한 스크린을 실현하기 위해서는, 밝은 화상, 콘트라스트가 높은 화상이 얻어지는 것이 필요하다.

그러나, 프런트 프로젝터는 자(自)발광형(light self-emitting) 디스플레이나 리어 프로젝터와는 달리, 예를 들면 ND 필터를 이용해서 외광의 영입(映入: 비쳐들어옴, reflection)을 저감할 수 없고, 반사형 스크린 위의 명소(明所: 밝은 곳) 콘트라스트를 높게 하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.

이 문제에 대해서, 매트릭스법에 의거한 시뮬레이션에 의해 유전체 다층막의 각 광학막의 막두께가 설계되고, 특정 파장 영역의 광에 대해서 고(高)반사 특성을 가지고, 적어도 그 파장 영역(波長域: wavelength region) 광 이외의 가시 파장 영역 광에 대해서는 고(高)투과 특성을 가지는 유전체 다층막으로 이루어지는 광학 박막(광학 다층막)을 구비한 반사형 스크린이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

상기 스크린에서, 광학 다층막은 소위 파장 대역 필터로서의 역할을 하고, 이 광학 다층막의 작용에 의해 특정 파장 영역의 광은 그 대부분이 반사된다. 또, 예를 들면 외광이 입사한 경우에는, 특정 파장 영역 이외의 대부분이 광학 박막을 투과하고, 거의 반사되는 일이 없다.

이와 같이, 상기 반사형 스크린에서는, 특정 파장의 광만을 선택적으로 반사할 수 있고, 통상의 스크린에 비해 상대적으로 외광의 반사를 억제할 수 있기 때문에, 스크린 위에 형성되는 화상의 콘트라스트의 저하가 억제됨과 동시에 외광의 영입(映入)이 효과적으로 저감되어, 밝은 화상을 얻을 수가 있다. 또, 이 반사형 스크린에서는, 영사 환경이 밝은 경우에서도 명료한 화상이 얻어지고, 영사 환경의 밝기에 영향을 받지 않고 명료한 화상을 얻을 수 있다. 특히, GLV 등 광원의 스펙트럼이 급준(急峻: 경사가 급하여 험악)하고, 스크린의 특정 파장 반사율의 반값 폭에 대해서 광원 스펙트럼의 반값폭(半値幅)이 좁은 경우에, 매우 높은 콘트라스트가 얻어지고, 광원측이 가지는 능력을 충분히 발휘시킬 수가 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개(特開) 2003－270725호 공보

그러나, 상기와 같은 반사형 스크린을 사용해도 고압 수은 램프(UHP램프)를 이용한 LCD 프로젝터인 경우에는, 영상 광의 화이트 밸런스가 크게 무너지는 문제가 생기고 있었다.

본 발명은 이상의 종래 기술에서의 문제를 감안해서 이루어진 것이며, 반사광의 색도를 조정하여, 화면 전체에서 균일한 색 표현이 가능한 광학 다층막 및 그 광학 다층막을 이용한 반사형 스크린을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 기판 위에 굴절률이 다른 복수 종류의 광학 막이 적층된 복수층으로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색의 파장 영역의 광에 대해서 각각 반사율 피크를 가지는 고(高)반사 특성을 가지고, 상기 파장 영역 이외의 적어도 가시(可視) 파장 영역에 대해서 고투과 특성을 가지는 광학 다층막으로서, 상기 적색 및/또는 청색의 파장 영역에서의 반사율 피크 강도가, 상기 녹색의 파장 영역의 반사율 피크 강도보다 큰 것을 특징으로 하는 광학 다층막이다(청구항 1).

여기서, 상기 적색 및/또는 청색의 파장 영역에서의 반사율 피크 강도가, 상기 녹색의 파장 영역의 반사율 피크 강도의 1.2배 이상인 것이 바람직하다.

상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 기판 위에 굴절률이 다른 복수 종류의 광학 막이 적층된 복수층으로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색의 파장 영역의 광에 대해서 각각 반사율 피크를 가지는 고반사 특성을 가지고, 상기 파장 영역 이외의 적어도 가시 파장 영역에 대해서 고투과 특성을 가지는 광학 다층막으로서, 상기 적색 및/또는 청색의 파장 영역에서의 반사율 40% 이상의 반사율 피크가 복수 존재하는 것을 특징으로 하는 광학 다층막이다(청구항 3).

상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 굴절률이 다른 복수 종류의 광학막이 적층된 복수층으로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색의 파장 영역에서의 각각의 반사율 피크 강도가 대략 동일한 반사 특성을 가지는 광학 적층막 A와, 굴절률이 다른 복수 종류의 광학막이 적층된 복수층으로 이루어지고, 반사율 곡선으로서 상기 녹색의 파장 영역에 보톰(bottom)이 있는 반사 특성을 가지는 광학 적층막 B가 조합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 다층막이다(청구항 4).

상기 과제를 해결하기 위해서 제공하는 본 발명은, 광원으로부터의 광을 반사해서 화상을 표시하는 반사형 스크린에 있어서, 청구항 1∼청구항 4중 어느 한항에 기재된 광학 다층막과, 상기 광학 다층막의 투과광을 흡수하는 광 흡수층과, 상기 광학 다층막의 최외층(最外層) 위에 상기 광학 다층막이 반사한 광을 확산시키는 광 확산층을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 스크린이다(청구항 5).

여기서, 상기 광원은 고압 수은 램프인 것이 매우 적합(好適)하다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명에 관련된 반사형 스크린의 실시의 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 기술에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈(逸脫)하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.

우선, 본 발명의 전제로 되는 반사형 스크린의 구성에 대해서 설명한다.

도 1에 본 발명의 전제로 되는 반사형 스크린의 구성을 나타내는 단면도를 도시한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 반사형 스크린(90)은 기판(11) 위에 반사층인 광학 다층막(92)과 광 확산층(13)이 순번대로 설치된 구성이며, 또 기판(11)의 이면 위에 광 흡수층(14)이 설치되어 있다.

광학 다층막(92)은 고 굴절률 막(92H)과 이것보다 낮은 굴절률을 가지는 저 굴절률 막(92L)이 교호(交互)로 적층된 복수 층으로 이루어지고, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 파장 영역(RGB 삼원색 파장 영역)의 광에 대해서 각각 반사율 피크를 가지는 고반사 특성을 가지고, 상기 파장 영역 이외의 적어도 가시 파장 영역에 대해서 고투과 특성을 가지는 것이다.

여기서, 광학 다층막(92)의 각 막두께는 매트릭스법에 의거한 시뮬레이션에 의해 광학 박막이 특정 파장대의 광에 대해서 고반사 특성을 가지고, 적어도 그 파장 영역 광 이외의 가시 파장 영역 광에 대해서는 고투과 특성을 가지도록 막두께 설계되어 있다. 여기서 말하는 매트릭스법에 의거한 시뮬레이션이란, 일본 특개 2003－270725호 공보에 개시되어 있는 수법이며, 복수의 다른 재료로 구성되고 각 층의 경계에서 다중 반사가 생기는 다층 광학 박막계(薄膜系)에 각도θ₀으로 광이 입사한 경우, 이용하는 광원의 종류 및 파장과 각 층의 광학 막두께(굴절률과 기하학적 막두께의 적(積: 곱))에 의존해서 위상이 일치되고, 반사 광속은 가간섭성(可干涉性)을 나타내는 경우가 생기고, 서로 간섭하게 되는 원리에 의거한 방정식을 이용해서 시뮬레이션을 행하여, 소망하는 특성을 가지는 광학막의 막두께 설계를 행하는 것이다.

또, 특정의 파장 영역으로서, 프로젝터 광원에서 화상광으로서 사용되는 RGB 삼원색의 각 색의 광의 파장 영역을 선택해서, 매트릭스법에 의거한 시뮬레이션에 의해 이들 파장 영역의 광만을 반사시킴과 동시에 이들 파장 영역 이외의 파장 영역의 광을 투과시키도록 막두께 설계되어 있다. 이와 같은 두께의 고 굴절률 막(92H) 및 저 굴절률 막(92L)을 중합(重合: laminate)하는 것에 의해, 광학 다층막(92)은 삼원색 파장 대역 필터로서 기능한다.

구체적으로는, 고 굴절률 막(92H)과 저 굴절률 막(92L) 각각의 막두께는 다음과 같이 설정된다. 일반적으로, 어떤 기판 위에 그 기판 물질보다 굴절률이 높은 물질을 적층한 경우, 파장 λ_c에 반사율 피크를 내도록 하기 위해서는, 그 목표 막두께 d가 다음 식 (1)의 조건을 만족시킬 필요가 있다.

d=m·(λ_c/4)/n　…(1)

(d：목표 막두께, m：홀수(奇數), λ_c：파장, n：광학막의 굴절률)

여기서, m는λ_c/4를 단위로 하는 광학적 거리(qwot)를 말하며, 홀수로 하는 것에 의해 파장λ_c에 반사율 피크가 형성된다. 또한, m을 짝수(偶數)로 하면, 반사율 곡선으로서 파장λ_c에 보톰이 형성된다. 또, 막두께 d는 m의 값(qwot 수)에 비례 해서 증감한다.

고 굴절률 막(92H)과 저 굴절률 막(92L)이 교호로(번갈아) 적층되는 광학 다층막의 경우, 최외층이 고 굴절률 막(92H)이면, 각 층의 막두께가 모두 동수(同數)의 홀수 qwot로 하면 반사율 피크는 파장λ_c를 중심으로 거의 등간격으로 늘어서는 형태로 분포한다. 또, qwot 수를 늘릴수록, 즉 광학막의 막두께를 두껍게 할 수록 반사율 피크끼리의 간격이 좁아지고, 적층수를 늘릴 수록 각 반사율 피크 강도가 향상한다. 도 1에 도시하는 광학 다층막(92)은 프로젝터 광의 RGB의 각 파장 영역에, 거의 동일한 반사율값의 반사율 피크를 각각 1개씩 갖게 하도록, 파장λ_c를 530∼570㎚의 사이로 하고, 각 층의 qwot수를 모두 11, 13 또는 15로 하고 있다. 일본 특개 2004－61546호 공보에 명시된 광학 다층막은 이들 설계값이 이용되고 있다.

또, 기판(11)은 반사형 스크린(90)의 지지체로 되는 것이고, 가요성(可撓性)성을 가지는 폴리머이고, 광 확산층(13)은 광학 다층막(92)에서 반사된 광을 산란해서 산란광을 얻는 것이고, 광 흡수층(14)은 광학 다층막(92)을 투과한 광을 흡수하는 것이다.

상기 광학 다층막(92)을 가지는 반사형 스크린(90)은 프로젝터로부터의 영상을 표현하는데 필요한 RGB 삼원색 파장 영역만을 반사하고, 외광의 영향을 유효하게 제거할 수 있기 때문에, 실내 등이나 태양광의 환경하에 있어도 매우 높은 콘트라스트와 색 재현성을 실현할 수가 있다.

그러나, 현재 시판되고 있는 프로젝터중 가장 일반적인 광원 램프는 고압 수은 램프(이하, UHP 램프)이지만, UHP 램프 등을 광원에 이용한 LCD 프로젝터로부터 반사형 스크린(90)에 광을 투사하면, 광원 스펙트럼의 일부도 커트(cut)되어 버리기 때문에, 반사광의 화이트 밸런스를 크게 무너뜨리는 결과로 되고 있었다.

그 1예를 도 2에 도시한다. 도 2에는 UHP 램프를 광원으로 한 프로젝터 광의 표준 파형(도면중 실선)과 도 1에 도시한 반사형 스크린(90)의 반사율 곡선(도면중 파선(破線: broken line)을 도시하고 있다. 또한, 반사형 스크린(90)에서의 광학 다층막(92)은 5층 구조이며, 파장 λ_c를 550㎚로 하고, 각 광학막의 막두께 설정에 관한 qwot 수를 13으로 하고 있다.

이들 2곡선의 겹침(overlapping)을 보면, 프로젝터 광의 RGB 삼원색 파장 영역의 각 성분을 반사형 스크린(90)에 의해 반사할 수 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 프로젝터 광의 B성분에 상당하는 파장 영역(a)의 휘도 피크나, R성분에 상당하는 파장 영역 c의 휘도 피크는 반사형 스크린(90)의 반사율 피크(d, f)에 의해 그 일부가 반사되는데 대해, G성분에 상당하는 파장 영역(b)의 휘도 피크는 그 대부분이 상기 스크린의 반사율 피크 e에 의해 반사된다. 따라서, 최종적으로 상기 스크린으로부터 반사되는 영상은 본래 프로젝터가 표현하려고 하는 영상보다 녹색 기를 띠게(좀더 녹색으로) 보였다.

이 녹색 기를 띤 영상을 본래의 색도로 수정하는 방법으로서는, 프로젝터 본체의 색 조정 기능을 이용하는 방법이나, 스크린측에 녹색의 파장 영역만을 흡수하 는 바와 같은 안료나 염료를 교호로 막 위에 스며들게 하는 방법이 생각된다. 그러나, 전자(前者)의 수정 방법에서는 사용자 자신이 프로젝터 광의 색 조정을 행하기 때문에, 정확한 표준색으로 맞추는 것이 곤란하고 조작 자체도 시간이 소요되고 있었다. 또, 제품에 따라서는 이 조정 기능을 구비하고 있지 않은 것도 있었다. 또, 후자의 수정 방법에서는, 바로 정면 이외의 경사 방향에서 스크린을 관찰했을 때에, 외광의 선택막 최표면(最表面)에서의 전(全)반사 성분이 시청자에게 도달하는 비율이 증대하기 때문에, 투영상이 안료나 염료의 색의 영향을 강하게 받아 버려, 그 안료나 염료의 색을 띠는 영상이 되어 있었다. 또, 바로 정면에서 보더라도 스크린 단부(端部: edge)에 대해서 마찬가지 현상이 일어나기 쉬워, 화면 전체에서 균일한 색 표현을 하는 것이 매우 곤란했다.

본 발명은 상기 색도점(色度点: chromaticity point)의 어긋남을 보정하는 기능을 광학 다층막에 부여하는 것을 특징으로 한다.

도 3에 본 발명에 관련된 반사형 스크린 실시의 형태에 관한 구성을 도시한다.

반사형 스크린(10)은 기판(11) 위에 반사층인 광학 다층막(12)과 광 확산층(13)이 순번대로 설치된 구성이며, 또 기판(11)의 이면 위에 광 흡수층(14)이 설치되어 있다.

기판(11)은 투명하고, 투명 필름, 유리판, 아크릴판, 메타크릴 스틸렌판, 폴리카보네이트판, 렌즈 등의 소망하는 광학 특성을 만족시키는 것이면 좋다. 광학 특성으로서, 상기 기판(11)을 구성하는 재료의 굴절률은 1.3∼1.7, 헤이즈는 8% 이 하, 투과율은 80% 이상이 바람직하다. 또, 기판(11)에 안티글레어(anti-glare) 기능을 갖게 해도 좋다.

투명 필름은 플라스틱 필름이 바람직하고, 이 필름을 형성하는 재료로서는 예를 들면 셀룰로오스 유도체(예, 디아세틸 셀룰로오스, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 프로피오닐 셀룰로오스, 부틸 셀룰로오스, 아세틸프로피오닐 셀룰로오스 및 니트로셀룰로오스), 폴리 메틸 메타아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트와 다른 알킬(메타)아크릴레이트, 스티렌 등과 같은 비닐 모노머와의 공중합체 등의 (메타)아크릴계 수지；폴리카보네이트, 디에틸렌 글리콜 비스아릴카보네이트(CR－39) 등의 폴리카보네이트계 수지；(취소화(臭素化: brominated)) 비스페놀 A형의 디(메타)아크릴레이트의 단독 중합체 내지 공중합체, (취소화) 비스페놀 A의 모노(메타)아크릴레이트의 우레탄 변성 모노머의 중합체 및 공중합체 등과 같은 열(熱) 강화성 (메타)아크릴계 수지；폴리에스텔, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 및 불포화 폴리에스텔；아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 에폭시 수지 등이 바람직하다. 또, 내열성을 고려한 아라미드계 수지의 사용도 가능하다. 이 경우에는 가열 온도의 상한이 200℃ 이상으로 되며, 그 온도 범위가 폭넓게 되는 것이 예상된다.

플라스틱 필름은 이들 수지를 신연(伸延: stretching) 혹은 용제에 희석한 후 필름 위에 성막해서 건조하는 등의 방법으로 얻을 수가 있다. 두께는 강성의 면에서는 두꺼운 쪽이 좋지만, 헤이즈의 면에서는 얇은 쪽이 바람직하고, 통상 25∼500㎛ 정도이다.

또, 상기 플라스틱 필름의 표면이 하드코트(hard coat) 등의 피막 재료로 피복된 것이더라도 좋고, 무기물과 유기물로 이루어지는 광학 다층막의 하층에 이 피막 재료를 존재시키는 것에 의해서, 부착성, 경도(硬度), 내약품성, 내구성, 염색성 등의 여러 가지 물성을 향상시키는 것도 가능하다.

광학 다층막(12)은 굴절률이 다른 복수 종류의 광학막이 적층된 복수층으로 이루어지고, RGB의 각 파장 영역의 광에 대해서 각각 반사율 피크를 가지는 고반사 특성을 가지고, 상기 파장 영역 이외의 적어도 가시 파장 영역에 대해서 고투과 특성을 가지고, 그 반사율 곡선에서 R(적색) 및/또는 B(청색)의 파장 영역에서의 반사율 피크 강도가 G(녹색)의 파장 영역의 반사율 피크 강도보다 큰 것을 특징으로 한다. 여기서, 광학 다층막(12)을 구성하는 광학막의 층수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 소망하는 층 수로 할 수 있지만, 광 입사측 및 그 반대측의 최외층(最外層)이 고 굴절률 막으로 되는 홀수층(2n＋1층(n은 1이상의 정수(整數)이다))로 하는 것이 바람직하다. 즉, 도 3에서는 기판(11)의 표면에, 우선 고 굴절률 막(12H(1))이 설치되고, 다음에 저 굴절률 막(12L(1))/고 굴절률 막(12H(1))의 순번으로 광학막이 설치되며, 다음에 저 굴절률 막(12L(2))이 마련되고, 마지막에 고 굴절률 막(12H(2))이 설치된 구성으로 되어 있다. 또한, 고 굴절률 막(12H(1))과 고 굴절률 막(12H(2))은 동일 조성(굴절률이 동일한 것)으로 이루어지는 고 굴절률의 광학막이며 막두께가 다른 관계에 있다. 또, 저 굴절률 막(12L(1))과 저 굴절률 막(12L(2))도 마찬가지로 동일 조성(굴절률이 동일한 것)으로 이루어지는 저 굴절률의 광학막이며 막두께가 다른 관계에 있다. 또, 여기서 말하는 RGB의 각 파장 영역은 예를 들면 R파장 영역이 600∼670㎚, G파장 영역이 530∼570㎚, B파장 영역이 450∼500㎚이다.

광학 다층막(12)를 구성하는 각 광학막의 목표 막두께는, 상기 식(1)에서, m에 관해서 복수의 qwot 수를 이용해서 설정하면 좋다. 또, 상기 식(1)에서, 파장λ_c에 관해서 상정(想定)되는 프로젝터의 광원 스펙트럼에서의 최강 휘도 피크 위치의 파장을 이용해서 설정하면 좋다.

상세하게는, 도 4에 도시하는 수순으로 목표 막두께를 설정하면 좋다.

(S1) 고 굴절률 막, 저 굴절률 막 각각을 형성하기 위한 광학 막용(膜用) 재료의 조성을 결정한다. 이것에 의해, 고 굴절률 막, 저 굴절률 막 각각의 굴절률(n_H, n_L)이 정해진다.

(S2) 프로젝터 광원을 결정하고, 그 광원 스펙트럼의 최강 휘도 피크 위치의 파장을 확인한다. 예를 들면, UHP 램프의 최강 휘도 피크 위치는 조건에 따라 변동할 가능성이 있지만, 파장 530∼570㎚의 범위내에 있다.

(S3) 스텝 S1의 굴절률(n_H, n_L), 스텝 S2의 파장(λ_c)를 사용해서, 상기 식(1)에 의거해서 고 굴절률 막, 저 굴절률 막 각각의 목표 막두께를 설정한다.

또한, 여기서 예를 들면 기판(11) 위에서부터 제1∼3층의 광학막(12 H(1)/12L(1)/12H(1))에 대해서 qwot 수(m)를 홀수로 하고, 제1∼3층의 광학막을 적층한 광학 적층막 A로 한 경우에, RGB의 각 파장 영역에서의 각각의 반사율 피크 강도가 대략 동일한 반사 특성을 가지도록 각 목표 막두께를 설정하면 좋다. 이 경 우의 qwot 수는 1이상의 홀수로 좋지만, 9∼19의 홀수(9, 11, 13, 15, 17, 19)인 것이 바람직하다. qwot 수가 9 미만이면 광학 다층막(12)의 반사 특성으로서 R파장 영역에 충분한 반사율 피크를 취하지 못하고, qwot 수가 19를 넘으면 콘트라스트가 열화(劣化)하기 때문에 바람직하지 않다. 3층 구조의 광학 적층막 A에서 파장λc를 550㎚, qwot수를 13으로 한 예를 도 5의 (a)에 도시한다.

또, 기판(11) 위에서부터 제4, 5층의 광학막(12 L(2)/12H(2))에 대해서 qwot 수를 짝수로 하고, 제4, 5층의 광학막을 적층해서 광학 적층막 B로 한 경우에, 반사율 곡선으로서 G(녹색)의 파장 영역에 보톰이 있는 반사 특성을 가지도록 각 목표 막두께를 설정하면 좋다. 이 경우의 qwot 수는 2이상의 짝수로 좋지만, 2∼12의 짝수(2, 4, 6, 8, 10, 12)인 것이 바람직하다. 2층 구조의 광학 적층막 B 에서 파장 λ_c를 550㎚로 한 예를 도 5의 (b)에 도시한다.

다음에, 본 발명의 광학 다층막(12)을 상기 광학 적층막 A와 광학 적층막 B를 조합해서 이루어지는 5층 구조의 적층막으로 하면, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이 그 반사율 곡선은 R 및/또는 B의 각 파장 영역의 각각의 반사율 피크 강도보다 G의 파장 영역의 반사율 피크 강도를 낮게 할 수가 있다. 환언(換言)하면, R 및/또는 B의 파장 영역에서의 반사율 피크 강도가, G의 파장 영역의 반사율 피크 강도보다 커진다.

이것에 의해, 반사형 스크린(10)에 비치는 영상의 녹색화(綠色化)를 억제할 수 있고, 안료나 염료를 사용하지 않고 색 밸런스를 조정하는 것이 가능해진다. 또 한, 도 4에 도시하는 바와 같은, 주된 반사율 피크가 RGB의 파장 영역 각각에 1개씩 있는 경우, 상기 적색 및/또는 청색의 파장 영역에서의 반사율 피크 강도가, 상기 녹색의 파장 영역의 반사율 피크 강도의 1.2배 이상인 것이 바람직하다.

또한, 실제의 광학 다층막(12)의 제작에 있어서는, 1회의 목표 막두께 설정으로 소기의 반사 특성을 가지는 것이 얻어지지 않는 경우도 있다. 그 경우에는, 도 4에 도시하는 바와 같이 다음의 수순으로 목표 막두께의 수정을 행하면 좋다.

(S4) 스텝 S3에서 설정된 목표 막두께에 의한 광학 다층막(12)를 시작(試作: 시험 제작)한다.

(S5) 스텝 S4의 광학 다층막(12)에 대해서 반사 특성을 측정하고, 소기(所期)의 반사 특성을 나타내는지를 판정한다.

즉, 측정 결과가 NG의 경우, 스텝 S3으로 되돌아가서, 목표 막두께를 재(再)설정한다. 이 경우, 복수의 qwot 수 각각을 조정하면 좋으며, 예를 들면 광학 적층막 B에서의 반사율 곡선의 보톰 위치를 어긋나게 해서 반사광의 RGB 밸런스를 조정하기 위해서는 짝수의 qwot 수에 대해, 소수점 이하의 수치를 변화시키는 미조정(微調整: fine adjustment)을 행하면 좋다. 또, 측정 결과가 OK인 경우에는 광학 다층막 완성으로 된다.

상기의 광학 다층막(12)은 고 굴절률 막과 저 굴절률 막이 적층되어 이루어지고, 도 5의 (a)의 특성을 가지는 광학 적층막 A와, 상기 고 굴절률 막과 저 굴절률 막이 적층되어 이루어지고, 도 5의 (b)의 특성을 가지는 광학 적층막 B를 조합해서 이루어지는 적층막이라고 받아들일 수도 있다. 즉, 도 3에서는, 광학 적층막 A에 상당하는 것이 고 굴절률 막(12H(1))/저 굴절률 막(12L(1))/고 굴절률 막(12H(1))의 적층 구조이며, 광학 적층막 B에 상당하는 것이 저 굴절률 막(12L(2))/고 굴절률 막(12H(2))의 적층 구조이다.

또한, 본 발명에서 말하는 광학 적층막(A, B)을 조합한 구성으로서 다음과 같은 구성으로 해도 좋다. 이하, 각 광학막을 부호만으로 표시한다.

[1] (기판(11))/12H(1)/12L(1)/12H(2)/12L(2)/12H(2)와 같이 광학 적층막(A, B) 각각의 적층수를 바꾼 구성.

[2] (기판(11))/12H(2)/12L(2)/12H(1)/12L(1)/12H(1)와 같이 광학 적층막 B 위에 광학 적층막 A를 탑재한 구성.

[3] (기판(11))/12H(2)/12L(2)/12H(2)/12L(1)/12H(1)와 같이 광학 적층막 B 위에 광학 적층막 A를 탑재하고, 적층 수를 바꾼 구성.

[4] (기판(11))/12H(1)/12L(2)/12H(1)/12L(1)/12H(2)와 같이 광학 적층막 A를 구성하는 광학막과 광학 적층막 B를 구성하는 광학막의 배열이 교체된 구성.

[5] (기판(11))/12L(1)/12H(1)/12L(2)/12H(2)와 같이 광학 적층막 A의 적층 수를 바꾼 구성.

또한, 상기 광학 다층막(12)은 R 및/또는 B의 파장 영역에서의 반사율 40% 이상의 반사율 피크가 복수 존재하는 반사 특성을 가지는 것으로 해도 좋다. 이것에 의해서도, 반사형 스크린(10)에 비치는 영상의 녹색화를 억제하는 것이 가능하다. 이 경우, 상기 각 광학막의 막두께 설정시에, qwot 수가 홀수측의 광학 적층막, 즉 광학 적층막 A를 구성하는 광학막의 일부에 대해서, 그 qwot 수가 정수(整數)로 되지 않도록(소수점 이하의 수치가 있도록) 설정하는 방법이 유효하다.

또, 본 발명에 있어서의 고 굴절률 막, 저 굴절률 막은 각각 스퍼터링법 등의 드라이 프로세스, 혹은 스핀 코트(spin coating), 딥 코트(dip coating) 등의 웨트 프로세스의 어떠한 방법에 의해서도 형성할 수가 있다.

드라이 프로세스에 의해 형성하는 경우에는, 고 굴절률 막의 구성 재료는 굴절률이 2.0∼2.6 정도인 것이면 여러 가지의 것을 이용할 수가 있다. 마찬가지로, 저 굴절률 막의 구성 재료는 굴절률이 1.3∼1.5 정도인 것이면 여러 가지의 것을 이용할 수가 있다. 예를 들면, 고 굴절률 막은 TiO₂, Nb₂O₅또는 Ta₂O₅로 이루어지고, 저 굴절률 막은 SiO₂또는 MgF₂로 이루어지는 것으로 하면 좋다.

또, 드라이 프로세스에 의해 형성되는 광학 다층막(12)을 구성하는 광학막의 층 수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 소망하는 층 수로 할 수 있지만, 광 입사측(入射側) 및 그 반대측의 최외층이 고 굴절률 막으로 되는 홀수층에 의해 구성되는 것이 바람직하다.

웨트 프로세스에 의해 광학 다층막(12)을 형성하는 경우에는, 고 굴절률 막용 용제계(溶劑系) 도료를 도포(塗布)·경화(硬化)해서 얻어지는 고 굴절률 막과, 그 고 굴절률 막보다 저 굴절률의 광학막으로 되는 저 굴절률 막용 용제계 도료를 도포·경화해서 얻어지는 저 굴절률 막을 교대로 적층한 홀수층으로 하면 좋다. 또, 각각의 광학막은 가열이나 자외선 조사(照射) 등에 의해 부여되는 에너지를 흡수해서 경화 반응을 일으키는 수지를 포함하는 도료를 도포해서 형성하면 좋다. 예 를 들면, 고 굴절률 막은 열 경화형 수지 JSR제 옵스타(JN7102, 굴절률 1.68)에 의해 형성되고, 저 굴절률 막은 열 경화형 수지 JSR제 옵스타(JN7215, 굴절률 1.41)에 의해 형성되면 좋다. 이것에 의해, 광학 다층막(12)은 가요성을 가진다.

여기서, 고 굴절률 막은 상기 열 경화형 수지에 한정되는 것은 아니며, 1.6∼2.1 정도의 굴절률을 확보할 수 있는 용제계 도료이면 좋다. 또, 저 굴절률 막은 상기 열 경화형 수지에 한정되는 것은 아니며, 1.3∼1.59 정도의 굴절률을 확보할 수 있는 용제계 도료이면 좋다. 또한, 고 굴절률 막과 저 굴절률 막의 굴절률의 차(差)가 클 수록, 적층수를 적게 할 수가 있다.

광 확산층(13)은 광학 다층막(12)의 최외층 위에 설치되고, 광학 다층막(12)이 반사한 광을 확산시키는 것이다. 그 구성 재료로서 특별히 한정되는 것은 아니며 종래 공지의 것을 이용하는 것이 가능하고, 예를 들면 비즈(beads)를 배열한 층에 의해 구성할 수가 있다. 이와 같이, 비즈를 배열하는 것에 의해 구성한 광 확산층은 사용하는 비즈의 종류, 크기(size) 등의 제(諸: various) 조건에 따라, 어떤 특정 범위의 파장의 광에 대해서 뛰어난 광 산란 특성을 가지는 등의 특성을 설계하는 것도 가능하다. 또, 광 확산층으로서는, 마이크로렌즈 어레이(MLA)를 형성한 필름 등을 이용하는 것도 가능하다.

광 흡수층(14)은 기판(11)의 이면에 흑색의 도료를 도포해서 형성된 흑색 도장막(塗裝膜: coating film), 혹은 흑색 필름이 첩부(貼付: 붙이다)된 것이며, 광을 흡수하는 기능을 가진다. 이것에 의해, 광학 다층막(12)을 투과 한 광을 광 흡수층(14)이 흡수해서, 투과광의 반사를 막을 수 있으며, 반사형 스크린(10)은 보다 확실하게 RGB 삼원색 파장 영역의 광만을 반사광으로서 얻는 것이 가능해진다. 또, 기판(11)에 흑색 도료 등을 함유시켜서 기판(11)의 색을 흑색으로 하는 것에 의해, 기판(11) 자체를 광 흡수층으로서 기능시켜도 좋다.

상기 반사형 스크린(10)에 의해, 프로젝터의 광원 스펙트럼에 대응해서 반사광의 색도가 조정되기 때문에, 화면 전체에서 균일한 색 표현이 가능해진다. 동시에, 프로젝터로부터의 특정 파장의 광을 반사하고, 외광 등의 그 이외의 파장 영역의 입사광을 투과·흡수하는 선택 반사가 가능해지고, 스크린(10) 위의 영상의 흑(黑) 레벨을 내려서 고(高) 콘트라스트를 달성하는 것이며, 방이 밝은 상태에서도 콘트라스트가 높은 영상을 표시하는 것이 가능해진다.

즉, 스크린(10)에 입사하는 광은 광 확산층(13)을 투과해서, 광학 다층막(12)에 도달하고, 당해 광학 다층막(12)에서 입사광에 포함되는 외광 성분은 투과되어 광 흡수층(14)으로 흡수되고, 영상에 관련된 특정 파장 영역의 광만 선택적으로 반사된다. 그 때, G파장 영역의 입사광은 R, B 파장 영역의 입사광보다 반사 비율이 억제되고 반사되어 반사광으로서의 RGB 밸런스가 취해진다. 다음에, 그 반사광은 광 확산층(13)의 표면에 확산된 시야각이 넓은 화상광으로서 시청자에게 제공된다. 따라서, 상기 반사광인 화상 광에의 외광의 영향을 높은 레벨로 배제(排除)할 수 있어, 종래에 없는 균일한 색 표현과 함께 고 콘트라스트화가 가능해진다.

또한, 본 발명에 관련된 반사형 스크린으로서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기판(11)의 양면에 상기와 동일한 구성의 광학 다층막(12)이 형성되고, 기판(11)의 배면 측에 광 흡수층(14)이 형성된 구성으로 해도 좋다. 이 스크린에서도, 프로젝 터로부터의 특정 파장의 광을 반사하고, 외광 등의 그 이외의 파장 영역의 입사광을 투과·흡수하는 것에 의해 스크린 위의 흑 레벨을 내려서 고콘트라스트와 함께, 뛰어난 색 재현성을 달성하는 것이 가능하다.

또, 본 발명의 반사형 스크린의 프로젝터 광의 반사 경로로 되는 부위, 즉 본 발명의 반사형 스크린(10), (20)의 광 확산층(13)과 광학 다층막(12) 사이에, 안료 또는 염료를 함유하는 것에 의해 가시 영역에 광 흡수 특성을 가지는 반(半) 투명층을 마련하면 좋다. 이것에 의해, 스크린의 반사 휘도만을 저하시키는 것을 간편하게 할 수 있기 때문에, 광학 다층막(12)에 의한 반사광의 색도(色度) 밸런스를 유지하면서, 스크린 위의 영상의 흑(黑)휘도를 저하시키는 것, 즉 영상의 흑색상(黑色像)의 어두움(흑색의 가라앉음(黑沈: higher level of black purity))을 강조하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 반투명층에서의 어떤 파장 영역의 흡수율이 다른 파장역의 흡수율보다 현저하게 높아지거나 혹은 낮아지면, 원래의 영상의 색도를 유지할 수 없게 되기 때문에, 상기 반투명층의 흡수 특성은 적어도 가시 파장 영역의 전(全)파장역에서 흡수율이 거의 균일한 것이 바람직하다. 또, 상기 반투명층 중에 색도 조정을 목적으로 한 가시 파장 흡수성 안료 혹은 염료를 상기 안료 또는 염료와 합쳐서 함유시켜도 좋다.

또, 상기 반투명층을 새롭게 마련하는 대신에, 광 확산층(13)과 광학 다층막(12)를 첩합(貼合: bond)하기 위한 점착층(粘着層), 혹은 광 확산층(13)에 상기 안료 또는 염료를 함유시키는 것에 의해 상기 반투명층의 기능을 부여하도록해도 좋다. 혹은, 광 확산층(13)의 표면(front surface) 또는 이면(back surface)에 상기 안료 또는 염료를 포함하는 도장막을 형성하도록 해도 좋다.

다음에, 본 발명에 관련된 반사형 스크린(10)의 제조 방법에 대해서 이하에서 설명한다. 여기서는, 광학 다층막(12)을 도포법에 의해 형성하는 경우를 설명한다.

(S11) 기판(11)으로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 준비하고, 당해 기판(11)의 주면(主面)(표면)에 고 굴절률용의 광학 막용 재료 A를 소정량 도포한다. 여기서, 광학 막용 재료 A의 도포량은 상기 스텝 S1∼S5에 의거해서 설정된 고 굴절률 막(12H(1))의 목표 막두께로 되는 양으로 한다.

(S12) 광학 막용 재료 A의 도장막을 건조 후, 자외선을 조사하여 경화시키고, 소정 막두께의 고 굴절률 막(12H(1))을 형성한다.

(S13) 다음에, 고 굴절률 막(12H(1)) 위에 저 굴절률용 광학 막용 재료 B를 소정량 도포한다. 여기서, 광학 막용 재료 B의 도포량은 상기 스텝 S1∼S5에 의거해서 설정된 저 굴절률 막(12L(1))의 목표 막두께로 되는 양으로 한다.

(S14) 그 도장막을 건조 후, 열 경화시켜서, 소정 막두께의 저 굴절률 막(12L(1))을 형성한다. 이것에 의해, 고 굴절률 막(12H(1))과 저 굴절률 막(12L(1))의 적층 구성으로 된다.

(S15) 다음에, 기판(11)의 최외층에 있는 저 굴절률 막(12L(1)) 위에 스텝 S11∼S12의 처리를 행하고, 고 굴절률 막(12H(1))을 형성하며, 광학 적층막 A(12H(1)/12L(1)/12H(1))으로 한다.

(S16) 다음에, 기판(11)의 최외층에 있는 고 굴절률 막(12H(1)) 위에저 굴절 률용 광학 막용 재료 B를 소정량 도포한다. 여기서, 광학 막용 재료 B의 도포량은 상기 스텝 S1∼S5에 의거해서 설정된 저 굴절률 막(12L(2))의 목표 막두께로 되는 양으로 한다.

(S17) 그 도장막을 건조 후, 열 경화시켜서, 소정 막두께의 저 굴절률 막(12L(2))을 형성한다.

(S18) 다음에, 저 굴절률 막(12H(2)) 위에 고 굴절률용 광학 막용 재료 A를 소정량 도포한다. 여기서, 광학 막용 재료 A의 도포량은 상기 스텝 S1∼S5에 의거해서 설정된 고 굴절률 막(12H(2))의 목표 막두께로 되는 양으로 한다.

(S19) 광학 막용 재료 A의 도장막을 건조 후, 자외선을 조사하여 경화시키고, 소정 막두께의 고 굴절률 막(12H(1))을 형성해서, 광학 적층막 B(12 L(2)/12 H(2))로 한다.

이것에 의해, 광학 적층막 A와 광학 적층막 B가 조합된 광학 다층 막(12)으로 된다.

(S1a) 표면의 광학 다층막(12)의 최외층 표면에 접착층 혹은 점착층을 개재해서 판형상의 광 확산층(13)의 요철(凹凸: 오목볼록)이 있는 면과는 반대면을 접촉면으로서 탑재한다.

(S1b) 기판(11)의 광학 다층막(12) 형성면과는 반대면(이면) 위에 흑색의 광 흡수제를 함유한 수지를 도포하고, 흑색의 광 흡수층(14)을 형성하고, 본 발명에 관련된 반사형 스크린(10)으로 한다.

또한, 광학 막용 재료(A, B)의 도포 방법으로서는 디핑 도포, 그라비아 (gravure) 도포, 롤 도포, 블레이드 도포, 다이 코팅(die coating), 캡 코팅(cap coating) 등 종래 공지의 도포 방식에 의해서 도포하면 좋다.

[실시예]

상기 본 발명을 실제로 실시한 예를 이하에서 설명한다. 이 실시예는 예시이며, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

실시예 1에서의 고 굴절률 막용 재료인 도료(I), 저 굴절률 막용 재료인 도료(II)의 조성과 제조 방법 및 스크린 제조 방법을 이하에서 설명한다.

[1] 도료(I)

·안료 미립자(微粒子)：TiO₂미립자

　(이시하라 산교 카이샤제(石原産業社製), 평균 입경(粒徑: 입자지름) 약 20㎚, 굴절률 2.48) 100중량부(2.02wt%)

·결합제(結合劑)：SO_₃Na기 함유 우레탄 아크릴레이트

　(수평균(數平均: number-average) 분자량：350, SO_₃Na농도：1×10^-1㏖/g)　 9.2중량부(0.19wt%)

·분산제：폴리옥시에틸렌 인산(燐酸)에스테르 7.5중량부(0.15wt%)

·유기 용매：메틸 이소부틸 케톤(MIBK)　　 4800중량부(97.19wt%)

·UV 경화성 수지：디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트와 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트와의 혼합물

(닛폰 카야쿠사제(日本化藥社製), 상품명 DPHA)　22중량부(0.45wt%)

상기 안료 미립자, 분산제, 결합제, 유기 용매를 소정량 혼합하고, 페인트 쉐이커(shaker)로 분산처리를 행하여 미립자 분산액을 얻었다. 다음에, UV 경화성 수지를 첨가하여, 교반기(stirrer)로 교반 처리를 행하고, 도료(I)로 했다. 또한, 도료(I)로 성막(成膜)한 광학막에 대해서, 필매트릭스(마쓰시타(松下) 인터테크노 사제(社製))를 이용해서 막의 굴절률을 측정한 결과, 가시(可視) 영역에서 평균 1.94였다.

[2] 도료(II)

·결합제：말단(末端) 카르복실기를 가지는 퍼플루오로부테닐 비닐에테르의 집합체 　　　　　　　　　　　　 100중량부(5.66wt%)

·유기 용매：함(含)불소 알코올(C₆F₁₃C₂H₄OH)과 퍼플루오로부틸아민과의 혼합 용매(혼합비 95：5) 　　　　　　　　　　 1666중량부(94.34wt%)

상기 결합제와 유기 용매를 혼합해서, 충분히 교반하여 도료(II)로 했다. 또한, 도료(II)로 성막한 광학막에 대해서, 필매트릭스(마쓰시타 인터테크노 사제)를 이용해서 막의 굴절률을 측정한 결과, 가시 영역에서 평균 1.34였다.

(3) 목표 막두께의 설정

(S21) 상기한 바와 같이, 고 굴절률 막, 저 굴절률 막 각각의 굴절률은 n_H=1.94, n_L=1.34였다.

(S22) 프로젝터의 광원을 UHP 램프로 하고, 그 광원 스펙트럼으로부터 구한 최강 휘도 피크의 파장λ_c는 550㎚였다.

(S23) 스텝 S21의 굴절률 n_H, n_L, 스텝 S22의 파장λ_c를 사용해서, 상기 식(1)에 의거해서 도 6에 도시하는 광학 다층막(12)의 구성을 전제로 고 굴절률 막, 저 굴절률 막 각각의 목표 막두께를 설정했다. 구체적으로는, 광학 적층막 A의 qwot 수를 13으로 하여 식(1)에 따라 목표 막두께를 구하고, 고 굴절률 막(12H(1))의 목표 막두께를 921㎚, 저 굴절률 막(12L(1))의 목표 막두께를 1334㎚로 했다. 다음에, 광학 적층막 B중, 저 굴절률 막(12L(2))의 qwot 수를 8, 고 굴절률 막(12H(2))의 qwot 수를 4로 하여 식(1)에 따라 각각의 목표 막두께를 821㎚m, 284㎚로 했다.

(4) 반사형 스크린의 제조 방법

(S31) PET 필름(두께 188㎛, 토레이사(東レ社: Toray Industries, Inc)제, 상품명 U426)의 주면에 도료(I)를 디핑 방식으로 도포했다. 도료(I)의 도포량은 기판(11)의 인상(引上: pull-out) 속도를 조정해서 행하고, 목표 막두께 921㎚로 되는 양으로 했다.

(S32) 도료(I)의 도장막을 80℃에서 건조 후, 자외선(UV) 경화(1000 mJ/㎠)시켜서, 고 굴절률 막(12H(1))을 형성했다.

(S33) 다음에, 그 고 굴절률 막(12H(1)) 위에 도료(II)를 디핑 방식으로 도포했다. 도료(II)의 도포량은 기판(11)의 인상 속도를 조정해서 행하고, 목표 막두께 1334㎚로 되는 양으로 했다.

(S34) 도료(II)의 도장막을 실온에서 건조 후, 90℃에서 열 경화를 행하여, 저 굴절률 막(12L(1))을 형성했다.

(S35) 저 굴절률 막(12L(1)) 위에 스텝 S31, S32와 동일 조건으로 막 형성하여, 고 굴절률 막(12H(1))을 형성했다. 이것에 의해, PET 필름의 한쪽면(片面)당 3층, 양면 합계 6층 구조의 광학 적층막 A(표면；12H(1)/12L(1)/12H(1), 이면；12H(1)/12L(1)/12H(1))가 형성된다.

(S36) 다음에, 광학 적층막 A 위에 도료(II)를 디핑 방식으로 도포했다. 도료(II)의 도포량은 목표 막두께 821㎚로 되는 양으로 했다.

(S37) 도료(II)의 도장막을 실온에서 건조 후, 90℃에서 열 경화를 행하여, 저 굴절률 막(12L(2))을 형성했다.

(S38) 다음에, 저 굴절률 막(12H(2)) 위에 도료(I)를 디핑 방식으로 도포했다. 도료(I)의 도포량은 목표 막두께 284㎚로 되는 양으로 했다.

(S39) 도료(I)의 도장막을 80℃에서 건조 후, 자외선(UV) 경화(1000 mJ/㎠)시켜서, 고 굴절률 막(12H(2))을 형성했다.

이것에 의해, 광학 적층막 A와 광학 적층막 B가 조합된 광학 다층막(12)(PET 필름의 한쪽면당 5층, 양면 합계 10층 구조)를 얻었다.

(S3a) 한쪽의 광학 다층막(12) 위에 시트형상의 확산층을 점착 필름에 의해 첩합(貼合: bond)하였다.

(S3b) 한쪽의 광학 다층막(12) 위에 광 흡수층으로서 흑색 PET 필름을 첩합해서 도 6에 도시하는 반사형 스크린(20)으로 했다.

형성한 광학 다층막의 평가에 있어서는, 분광 광도계(일본분광(주)사(日本分光(株)社: JASCO)제 V-550ST)에 의해 분광 반사율 곡선을 측정하고, 파장 영역 450∼500㎚, 530∼570㎚, 600∼670㎚마다 반사율 40% 이상의 피크수를 구했다. 또, 파장 영역 450∼500㎚에서의 피크 반사율(R)과 파장 영역 530∼570㎚에서의 피크 반사율(G)의 비(R/G) 및, 파장 영역 450∼500㎚에서의 피크 반사율(B)과 파장 영역 530∼570㎚에서의 피크 반사율(G)의 비(比)(B/G)를 구했다. 또한, 상기 각 파장 영역에서의, 1개의 파장 영역내에 반사율 40% 이상의 반사율 피크가 다수(多數) 있는 경우는, 높은 쪽의 피크를 이용해서 반사율 비를 구했다.

또, 얻어진 반사형 스크린의 평가로서 이하의 방법에 의해 색도 평가를 행했다.

우선, UHP 램프를 광원으로 한 프로젝터(소니(주)(Sony Corp.)제 HS20)로부터 그 스크린 중앙부에 백색상(白色像)을 투사하고, 스크린 중앙부로부터의 반사광의 CIE1960uｖ 색도 좌표를 분광 방사 휘도계(輝度計)(미놀타(Minolta)제 CS1000)에 의해 측정했다. 다음에, 그 좌표와 완전 방사체 궤적의 거리Δuｖ의 값을 구하고, 이 값이 작을 수록 색 재현 양호로 간주했다.

(실시예 2, 3)

실시예 1에서의 고 굴절률 막(12H(2))의 qwot 수를 각각 6, 5.8로 하고, 목표 막두께를 425㎚, 412㎚로 하며, 그 이외는 실시예 1과 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(실시예 4)

실시예 2에서의 광학 적층막 A의 qwot 수를 15로 하고, 고 굴절률 막(12H(1))의 목표 막두께를 1063㎚, 저 굴절률 막(12L(1))의 목표 막두께를 1539㎚로 하며, 그 이외는 실시예 2와 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(실시예 5)

실시예 1에서의 저 굴절률 막(12L(1))의 qwot 수를 9.2, 저 굴절률 막(12L(2))의 qwot 수를 10으로 하고, 저 굴절률 막(12L(1))의 목표 막두께를 944㎚, 저 굴절률 막(12L(2))의 목표 막두께를 1026㎚로 하며, 그 이외는 실시예 1과 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(실시예 6)

실시예 1에서, 광학막의 적층 순번을 바꾸어, PET 필름 한쪽면당 5층 구조를, 기판(11)/12H(2)/12L(2)/12H(2)/12L(1)/12H(1)와 같이 광학 적층막 B 위에 광학 적층막 A를 탑재하고, 적층 수를 바꾼 구성으로 했다. 또, 고 굴절률 막(12H(2))의 qwot 수를 8, 저 굴절률 막(12L(2))의 qwot 수를 4, 저 굴절률 막(12L(1))의 qwot 수를 1, 고 굴절률 막(12H(1))의 qwot 수를 13으로 하고, 고 굴절률 막(12H(2))의 목표 막두께를 567㎚, 저 굴절률 막(12L(2))의 목표 막두께를 410㎚, 저 굴절률 막(12L(1))의 목표 막두께를 103㎚, 고 굴절률 막(12H(1))의 목표 막두께를 921㎚로 하며, 그 이외는 실시예 1과 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(실시예 7)

실시예 1에서, 기판(11) 바로위의 (12H(1))를 도포하지 않고, 기판(11)/12L(1)/12H(1)/12L(2)/12H(2)와 같이 PET 필름 한쪽면당 4층 구조의 구성으로 했다. 또, 저 굴절률 막(12L(1))의 qwot 수를 9.1, 고 굴절률 막(12H(1))의 qwot 수를 13, 저 굴절률 막(12L(2))의 qwot 수를 10, 고 굴절률 막(12H(2))의 qwot 수를 6.1로 하고, 저 굴절률 막(12L(1))의 목표 막두께를 930㎚, 고 굴절률 막(12H(1))의 목표 막두께를 921㎚, 저 굴절률 막(12L(2))의 목표 막두께를 1026㎚, 고 굴절률 막(12H(2))의 목표 막두께를 432㎚로 하며, 그 이외는 실시예 1과 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(실시예 8)

실시예 4에서, 기판(11) 바로위의 (12H(1))를 도포하지 않고, 기판(11)/12L(1)/12H(1)/12L(2)/12H(2)와 같이 PET 필름 한쪽면당 4층 구조의 구성으로 했다. 또, 고 굴절률 막(12H(2))의 qwot 수를 6.1로 하고, 고 굴절률 막(12H(2))의 목표 막두께를 432㎚로 하며, 그 이외는 실시예 4와 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(실시예 9)

실시예 5에서, 기판(11) 바로위의 1층째로 되는 고 굴절률 막(12H(1))의 구성 재료를 Nb₂O₅(가시 영역의 평균 굴절률 2.30)로 변경하고, 그 고 굴절률 막(12H(1))의 qwot 수를 13으로 하고, 목표 막두께를 771㎚로 했다. 또, 2층째로 되는 저 굴절률 막(12L(1))의 구성 재료를 SiO₂(가시 영역의 평균 굴절률 1.45)로 변 경하고, 그 저 굴절률 막(12L(1))의 qwot 수를 9. 2로 하고, 목표 막두께를 869㎚로 했다. 또, 상기 고 굴절률 막(12H(1))(Nb₂O₅) 및 저 굴절률 막(12L(1))(SiO₂)을 증착법 또는 스퍼터법 등의 드라이 프로세스에 의해 형성하며, 그 이외는 실시예 5와 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(비교예 1)

실시예 1에서, PET 필름 한쪽면마다 형성하는 5층 모두 qwot 수를 11로 하고, 고 굴절률층(12H(1), 12H(2))의 목표 막두께를 779㎚, 저 굴절률층(12L(1), 12L(2))의 목표 막두께를 1129㎚로 하며, 그 이외는 실시예 1과 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(비교예 2, 3)

비교예 1에서의 qwot 수를 각각 13, 15로 하고, 고 굴절률층(12H(1), 12H(2))의 목표 막두께를 각각 921, 1063㎚, 저 굴절률층(12L(1), 12L(2))의 목표 막두께를 각각 1334, 1539㎚로 하며, 그 이외는 비교예 1과 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작해서 평가했다.

(비교예 4)

기판(11)(PET 필름) 위에 형성되는 막두께 100㎚의 Aℓ로 이루어지는 금속막과 그 금속막 위에 Nb₂O₅로 이루어지는 유전체막(1), 막두께 20㎚의 Nb로 이루어지는 투과성을 가지는 광 흡수 박막, Nb₂O₅로 이루어지는 유전체막(2)을 순차 적층한 광학 다층막을 구비하는 반사형 스크린을 제작해서 평가했다. 이 때, 유전체막(1), (2) 각각의 qwot 수를 9.4로 하고, 그 유전체막(1), (2) 각각의 목표 막두께를 560㎚로 하고, 스퍼터법으로 상기 금속막, 광학 다층막을 형성했다.

실시예, 비교예에서의 각 층의 qwot 수, 목표 막두께를 표 1, 표 2에 나타낸다. 또, 실시예, 비교예의 평가 결과를 표 3에 나타낸다.

그 결과, 실시예 1, 4 및 7의 광학 다층막은 B파장 영역에서, 실시예 9의 광학 다층막은 R파장 영역에서, 반사율 40% 이상의 반사율 피크가 2개 인정되었다. 또, 실시예 5에서는 R 및 B파장 영역에서, 반사율 40% 이상의 반사율 피크가 2개 인정되었다.

또, 실시예 1∼4, 6, 7의 광학 다층막은 반사율 비 R/G, B/G 모두 1.2이상이었다. 실시예 5, 8에서는 반사율 비 R/G가 1.2 이상이었다. 또, 실시예 9에서는 반사율 비 B/G가 1.1 이상이었다. 이것에 대해서, 비교예 1∼4의 광학 다층막은 반사율 비 R/G, B/G 모두 1.1 미만이었다. 　또, 실시예 1∼9의 반사형 스크린의 Δuｖ값(値)은 모두 0.02 이하로 색 재현성이 양호했다. 이것에 대해서, 비교예 1∼4의 반사형 스크린의 Δuｖ값은 어느것이나 0.02를 넘은 큰 값으로 되어 있으며, 색 재현성이 불량이었다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

(실시예 10)

실시예 5에서, 반사형 스크린의 제조 방법중, 스텝 S3a에서 사용하는 점착 필름에 대해서 카본계 안료를 첨가하는 것에 의해 투과율(흡수 특성)을 변화시키며, 그 이외는 실시예 1과 마찬가지 조건으로 반사형 스크린을 제작했다. 여기서, 사용한 점착 필름은 실시예 1과 동일한 투명한 점착 필름 A, 카본계 안료를 각각 다른 농도로 분산시킨 점착 필름 B, C, D의 4종류이다. 도 7에 이들 점착 필름의 분광 투과율의 측정 결과를 도시한다.

얻어진 반사형 스크린은 점착 필름 A를 이용한 것을 스크린 A, 점착 필름 B, C, D를 이용한 것을 각각 스크린 B, 스크린 C, 스크린 D로 하며, 이하의 방법에 의해 광학 특성의 평가를 행했다.

[1] 백색 휘도

UHP 램프를 광원으로 한 프로젝터(소니(주)제 HS20)로부터 투영 사이즈；대 각(對角) 60 인치, 종횡비；4：3으로 해서, 샘플 스크린 중앙부에 백색상을 투사했다. 이 투영상에 대해, 스크린 중앙부의 휘도를 분광 방사(放射) 휘도계(미놀타제 CS1000)에 의해 측정했다. 또한, 카본계 안료에 의한 흑색 휘도의 변화를 측정하기 쉽도록 하기 위해, 측정시에 외광으로서 할로겐 등을 측정 실내(室內)에 비추고, 스크린 면(面)에서의 조도(照度)를 20 lx로 했다.

[2] 색도차Δxy

또, 상기 백색상을 투사했을 때의 반사광에 대해서 상기 휘도계에 의해 CIE1931xy 색도 좌표를 측정하고, 스크린 A의 백색 색도(x, y)와 다른 스크린 B, C, D의 색도(x＇, y＇) 각각으로부터, 다음의 식(2)을 이용해서 색도차Δxy를 계산했다.

Δxy=((x－x＇)²＋(y－y＇)²)^1/2…(2)

[3] 흑색 휘도

UHP 램프를 광원으로 한 프로젝터(소니(주)제 HS20)로부터 투영 사이즈；대각 60인치, 종횡비；4：3으로 해서, 샘플 스크린 중앙부에 흑색상을 투사했다. 이 투영상에 대해서, 스크린 중앙부의 휘도를 분광 방사 휘도계(미놀타제 CS1000)에 의해 측정했다.

이상의 평가 결과를 표 4에 나타낸다.

그 결과, 광학 다층막과 광 확산층을 첩합하는 점착 필름에 반투명층으로서의 기능을 부여하는 것에 의해, 색도차Δxy를 0.01 이내로 억제하면서, 임의로 휘 도를 변화시켜서, 흑색의 가라앉음을 강조할 수 있는 것이 확인되었다.

[표 4]

본 발명에 의하면, 프로젝터의 광원 스펙트럼에 대응해서 반사광의 색도가 조정되기 때문에, 화면 전체에서 균일한 색 표현이 가능해진다. 동시에, 프로젝터로부터의 특정 파장의 광을 반사하고, 외광 등의 그 이외의 파장 영역의 입사광을 투과·흡수하는 선택 반사가 가능해지고, 스크린 위의 영상의 흑(黑)레벨을 내려서 고(高)콘트라스트를 달성하는 것이며, 방(room)이 밝은 상태에서도 콘트라스트가 높은 영상을 표시하는 것이 가능해진다.

Claims

기판 위에 굴절률이 다른 복수 종류의 광학(光學) 막이 적층된 복수층으로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색의 파장 영역의 광에 대해서 각각 반사율 피크를 가지는 고(高)반사 특성을 가지고, 상기 파장 영역 이외의 적어도 가시(可視) 파장 영역에 대해서 고(高)투과 특성을 가지는 광학 다층막으로서,

상기 적색 및/또는 청색의 파장 영역에서의 반사율 피크 강도가, 상기 녹색의 파장 영역의 반사율 피크 강도보다도 큰 것을 특징으로 하는 광학 다층막.
제1항에 있어서,

상기 적색 및/또는 청색의 파장 영역에서의 반사율 피크 강도가, 상기 녹색의 파장 영역의 반사율 피크 강도의 1.2배 이상인 것을 특징으로 하는 광학 다층막.
기판 위에 굴절률이 다른 복수 종류의 광학 막이 적층된 복수층으로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색의 파장 영역의 광에 대해서 각각 반사율 피크를 가지는 고반사 특성을 가지고, 상기 파장 영역 이외의 적어도 가시 파장 영역에 대해서 고투과 특성을 가지는 광학 다층막으로서,

상기 적색 및/또는 청색의 파장 영역에서의 반사율 40% 이상의 반사율 피크가 복수 존재하는 것을 특징으로 하는 광학 다층막.
굴절률이 다른 복수 종류의 광학막이 적층된 복수층으로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색의 파장 영역에서의 각각의 반사율 피크 강도가 대략 동일한 반사 특성을 가지는 광학 적층막 A와,

굴절률이 다른 복수 종류의 광학막이 적층된 복수층으로 이루어지고, 반사율 곡선으로서 상기 녹색의 파장 영역에 보톰(bottom)이 있는 반사 특성을 가지는 광학 적층막 B가 조합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 다층막.
광원으로부터의 광을 반사해서 화상을 표시하는 반사형 스크린에 있어서,

제1항 내지 제4항중 어느 한항에 기재된 광학 다층막과, 상기 광학 다층막의 투과광을 흡수하는 광 흡수층과, 상기 광학 다층막의 최외층(最外層) 위에 상기 광학 다층막이 반사한 광을 확산시키는 광 확산층을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 스크린.
제5항에 있어서,

상기 광원은 고압 수은 램프인 것을 특징으로 하는 반사형 스크린.