(57)【要約】  【課題】  自動車内において、自動車のバッテリで駆動可能であり、視認性が良好な大画面による画像の表示を実現できる投射型画像表示システム、投射型画像表示装置およびスクリーンを提供する。  【解決手段】  投射する光の像を発光ダイオードが発する光によって生成する投射型画像表示装置２と、当該発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射するスクリーン１とを有する投射型画像表示システムを自動車３の車内に搭載する。これによって、太陽光が差し込み、車内が明るい状態であっても鮮明な画像を表示することができる。また、投射型画像表示装置２が光源として発光ダイオードを使用することで、自動車３のバッテリを電源として使用することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用の投射型画像表示システムにおいて、
投射する光の像を発光ダイオードが発する光によって生成する画像投射装置と、
上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射するスクリーンとを有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項２】
請求項１において、
さらに、自動車のバッテリから上記画像投射装置の電源を取得する電源取得手段を有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項３】
請求項２において、
上記発光ダイオードが上記自動車のバッテリの電圧に対応していることを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項４】
請求項１において、
上記発光ダイオードが緑、青および赤の三原色の発光ダイオードからなり、上記三原色の発光ダイオードのそれぞれから発せられる緑色、青色および赤色の成分を有する波長の光を合成することで、上記投射する光の像を生成することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項５】
請求項１において、
上記スクリーンの垂直および水平方向の視野角が自動車内の空間に適した範囲に絞られていることを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項６】
請求項１において、
さらに、自動車内に入射する外光を、上記発光ダイオードが発する波長の光以外の光が透過するように自動的に調光する調光手段を有することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項７】
請求項１において、
上記スクリーンは、上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射する波長選択層と、少なくとも可視光域の光を吸収する光吸収層とが積層された構成を有し、上記画像投射装置により上記波長選択層側から光の像を投射することによって、上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項８】
請求項１において、
上記スクリーンは、上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に透過し、それ以外の光を選択的に吸収する光学多層膜と、少なくとも可視光域の光を反射する金属膜とが積層された構成を有し、上記画像投射装置により上記光学多層膜側から光の像を投射することによって、上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射することを特徴とする投射型画像表示システム。
【請求項９】
所定波長の光を選択的に反射するスクリーンに光の像を投射する車載用の画像投射装置であって、
投射する光の像を上記所定波長の光を発する発光ダイオードによって生成することを特徴とする画像投射装置。
【請求項１０】
請求項９において、
さらに、自動車のバッテリから電源を取得することを特徴とする画像投射装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
上記発光ダイオードが上記自動車のバッテリの電圧に対応していることを特徴とする画像投射装置。
【請求項１２】
請求項９において、
上記所定波長の光を発する発光ダイオードは、緑、青および赤の三原色の発光ダイオードからなり、上記三原色の発光ダイオードのそれぞれから発せられる緑色、青色および赤色の成分を有する波長の光を合成することで、上記投射する光の像を生成することを特徴とする画像投射装置。
【請求項１３】
投射する光の像を発光ダイオードが発する光によって生成する車載用の画像投射装置のスクリーンであって、
上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射することを特徴とするスクリーン。
【請求項１４】
請求項１３において、
上記発光ダイオードが緑、青および赤の三原色の発光ダイオードからなることを特徴とするスクリーン。
【請求項１５】
請求項１３において、
垂直および水平方向の視野角が自動車内の空間に適した範囲に絞られていることを特徴とするスクリーン。
【請求項１６】
請求項１３において、
さらに、自動車内に入射する外光を、上記発光ダイオードが発する波長の光以外の光が透過するように自動的に調光するための光センサが設けられていることを特徴とするスクリーン。
【請求項１７】
請求項１３において、
上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射する波長選択層と、少なくとも可視光域の光を吸収する光吸収層とが積層された構成を有し、上記画像投射装置により上記波長選択層側から光の像を投射することによって、上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射することを特徴とするスクリーン。
【請求項１８】
請求項１３において、
上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に透過し、それ以外の光を選択的に吸収する光学多層膜と、少なくとも可視光域の光を反射する金属膜とが積層された構成を有し、上記画像投射装置により上記光学多層膜側から光の像を投射することによって、上記発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射することを特徴とするスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投射型画像表示システム、画像投射装置およびスクリーンに関し、特に車内で見やすい画像を表示するのに適した投射型画像表示システム、画像投射装置およびスクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の自動車の後部シートに座る搭乗者は、運転をする人に比べて受動的な立場にあり、得られる自由度が限られている。これは一種の拘束状態にあると言ってもよく、当該搭乗者は、目的地に着くまでは積極的に活動することが制限されてしまう。
【０００３】
近年、自動車に快適性を望む声が大きくなり、乗用車の大型化と共に、車内の広さ、乗り心地等のハード面での改善がなされてきた。ところが、運転中の時間の有効利用といったソフト面での改善は非常に遅れた状態であると言える。
【０００４】
ただし、自動車へのＤＶＤ（Digital Versatile Disc）ナビゲーションシステム、ＨＤ（Hard Disc）ナビゲーションシステム等のＡＶ（Audio Visual）機器の搭載が浸透するにつれて、一部乗用車では、これらＡＶ機器を使用して後部シートで映像を楽しむことが行われている。
【０００５】
さらに、例えば、下記の特許文献１には、自動車が有している開閉自在のルーフテントの内側にプロジェクタを配置し、ルーフテントの映像投影面に透過型または反射型スクリーンを構成または配置し、ルーフテントの内側から映像を投影する映像表示装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−６２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の自動車内での画像の表示には、以下のような問題点があった。すなわち、自動車内という限られた空間においては、ディスプレイの大きさが制限されてしまう。よって、現状では、主に対角１０インチ以下の液晶ディスプレイが自動車内用の映像表示装置として使用されている。このように小さな画面の映像を、眼を凝らしながら視聴すると、疲労感が増大すると共に、自動車の揺れにより乗り物酔いを誘発するといった問題点がある。
【０００８】
また、放電ランプを使用するプロジェクタは、消費電力が多いため、自動車のバッテリのみで駆動することが困難であった。さらに、自動車内には強い外光、すなわち太陽光が差し込むため、映像が見えにくいという問題点があった。
【０００９】
したがって、この発明の目的は、自動車内において、自動車のバッテリで駆動可能であり、視認性が良好な大画面による画像の表示を実現できる投射型画像表示システム、画像投射装置およびスクリーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、車載用の投射型画像表示システムにおいて、投射する光の像を発光ダイオードが発する光によって生成する画像投射装置と、発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射するスクリーンとを有することを特徴とする投射型画像表示システムである。
【００１１】
第２の発明は、所定波長の光を選択的に反射するスクリーンに光の像を投射する車載用の画像投射装置であって、投射する光の像を所定波長の光を発する発光ダイオードによって生成することを特徴とする画像投射装置である。
【００１２】
第３の発明は、投射する光の像を発光ダイオードが発する光によって生成する車載用の画像投射装置のスクリーンであって、発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射することを特徴とするスクリーンである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の投射型画像表示システムおよび画像投射装置によれば、車内という限られた空間で、所定波長の光を選択的に反射するスクリーンに、所定波長により生成される光の像を投射するため、発する光が弱い発光ダイオードを光源として使用でき、消費電力を低くすることができる。これにより、例えば自動車のバッテリを電源として使用することができる。また、自動車内としては比較的大型な画像を、小型および軽量な機器で表示することができる。
【００１４】
また、この発明の投射型画像表示システムおよびスクリーンによれば、画像投射装置が投射する光の像を生成する発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射するため、画像投射装置により投影される光の像のコントラストを高めることができ、太陽光が差し込む明るい自動車内であっても、鮮明な画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００１６】
図１は、一実施形態による投射型画像表示システムを適用した自動車の一例を示す。波長選択性を有するスクリーン１と、スクリーン１の波長選択性に応じた光を出射する画像投射装置（以下、プロジェクタと適宜称する）２とが自動車３内に設置されている。スクリーン１は、例えば３２インチ程度の比較的車載用としては大きい画像を表示するスクリーンである。画像投射装置２は、３原色の発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）をバックライト光源とした液晶プロジェクタ装置である。投射型画像表示システムは、画像投射装置２が出射した光によって、スクリーン１にテレビジョン放送、ＤＶＤ、ナビゲーション、ビデオカメラ等の画像を映し出す構成とされている。
【００１７】
自動車３は、前列シート、中央列シート、後列シートからなる３列シート構成を有している。スクリーン１は、前列シートの直後に設置されており、画像投射装置２は、後列シートを構成する２つのシートのヘッドレスト間に設置されている。なお、スクリーン１および画像投射装置２の設置場所は、特にこれに限ったものではなく、例えば、スクリーン１を車内の側面の窓側に沿って設置したり、画像投射装置２を自動車３の天井に設置したりしてもよい。また、画像投射装置２は、光源等の発熱部分に設けられた冷却部を自動車３の車外となるように設置して、冷却部の冷却効率を向上してもよい。
【００１８】
図２は、投射型画像表示システム（プロジェクションシステム）の構成の一例である。投射型画像表示システムは、スクリーン１と画像投射装置２とバッテリ４とから構成されている。バッテリ４は、例えば直流１２ボルトの電池電圧を発生させる自動車３に付属の所謂カーバッテリである。投射型画像表示システムは、バッテリ４から電源を取得する。例えば、画像投射装置２は、図示するようにバッテリ４と接続されており、バッテリ４から駆動電源を取得する。
【００１９】
ここで、図３Ａ〜図３Ｄを参照して、この投射型画像表示システムの概要について説明する。図３Ａに、人間の視覚特性（視認波長特性）を模式的に示す。図３Ｂに、画像投射装置２から出射される波長を模式的に示す。図３Ｃに、スクリーン１の反射波長特性を模式的に示す。図３Ｄに、スクリーン１の周辺光の最良な波長特性を模式的に示す。
【００２０】
図３Ａに示すように、人間は、波長（λ）が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの光を視認可能であるとされている。画像投射装置２は、この人間が視認可能な光の範囲から、図３Ｂに示すように、３原色発光ダイオードの各々が発する青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の三原色光のみをスクリーン１に対して照射する。
【００２１】
スクリーン１は、図３Ｃに示すように、スクリーン１に入射する光のうち、青色、緑色および赤色の三原色光のみを反射し、それ以外の光を吸収する。これにより、この投射型画像表示システムでは、明るい環境下においても、コントラストの高い画像表示を行うことができる。
【００２２】
スクリーン１は、青色、緑色および赤色の三原色光のみを反射することから、図３Ｄに示すように、スクリーン１の周辺光を青色、緑色および赤色の三原色光以外となるように調光すれば、よりコントラストを高めることができる。自動車３内に設置されているスクリーン１の周辺光としては太陽光が考えられるが、この太陽光をフィルタリングなどにより調光することで、スクリーン１の周辺光を図３Ｄに示すような理想の状態に近づけ、さらにコントラストを高めることができる。
【００２３】
ここで、スクリーン１について説明する。スクリーン１の材料および作製方法は、基本的には、高圧水銀ランプ、キセノンランプ等のプロジェクタ装置の光源として通常使用されている放電ランプの仕様と大差ないが、反射波長が異なることにより、膜の構造が異なっている。スクリーン１は、高屈折率膜と低屈折率膜を積層した積層膜で、画像投射装置２の光源である発光ダイオードのスペクトルを選択的に反射するように構成されている。なお、スクリーン１の反射波長は、基本的には画像投射装置２が使用する発光ダイオードの波長に合わせるが、投影されていないときに着色されないようにホワイトバランスを考慮する。
【００２４】
図４に、スクリーン１の構成の一例を示す。図４に示すスクリーン１は、波長選択性をもった波長選択層１０を有する。この波長選択層１０は、基板１１の一方の主面上に光学多層膜１２ａを積層し、基板１１の他方の主面上に光学多層膜１２ｂを積層した構成を有する。
【００２５】
また、このスクリーン１は、波長選択層１０の光学多層膜１２ｂ側の主面上に光吸収層１３を積層し、光学多層膜１２ａ側の主面上に光拡散層１４を積層した構成を有する。光拡散層１４は、拡散板１４ａと偏光板１４ｂとからなり、拡散板１４ａが光学多層膜１２ａ側となるよう構成されている。なお、偏光板１４ｂは、任意に設置するものであり、光拡散層１４は、拡散板１４ａのみで構成してもよい。
【００２６】
画像投射装置２から出射される光は、矢印Ｌ１に示すようにスクリーン１の光拡散層１４側から入射される。また、光拡散層１４側からスクリーン１に入射され、波長選択層１０で選択的に反射された光は、矢印Ｌ２に示すように光拡散層１４側から出射される。よって、スクリーン１は、光拡散層１４側から画像を視認する構成とされている。以下、このスクリーン１の構成要素について詳細に説明する。
【００２７】
（基板）
基板１１は、透明フィルム、ガラス板、アクリル板、メタクリルスチレン板、ポリカーボネート板、レンズ等の所望の光学特性を満足するものであればよい。光学特性として、基板１１を構成する材料の屈折率は１．３〜１．７、ヘイズは８％以下、透過率は８０％以上が好ましい。また、基板１１にアンチグレア機能をもたせてもよい。
【００２８】
透明フィルムはプラスチックフィルムが好ましく、このフィルムを形成する材料としては、例えばセルロース誘導体（例、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース及びニトロセルロース）、ポリメチルメタアクリレート、メチルメタクリレートと他のアルキル（メタ）アクリレート、スチレンなどといったビニルモノマーとの共重合体などの（メタ）アクリル系樹脂；ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（ＣＲ−３９）などのポリカーボネート系樹脂；（臭素化）ビスフェノールＡ 型のジ（メタ）アクリレートの単独重合体ないし共重合体、（臭素化）ビスフェノールＡ のモノ（メタ）アクリレートのウレタン変性モノマーの重合体および共重合体などといった熱硬化性（メタ）アクリル系樹脂；ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよび不飽和ポリエステル；アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが好ましい。また、耐熱性を考慮したアラミド系樹脂の使用も可能である。この場合には加熱温度の上限が２００℃以上となり、その温度範囲が幅広くなることが予想される。
【００２９】
プラスチックフィルムは、これらの樹脂を伸延あるいは溶剤に希釈後フィルム状に成膜して乾燥するなどの方法で得ることができる。厚さは剛性の面からは厚いほうがよいが、ヘイズの面からは薄いほうが好ましく、通常２５〜５００μｍ程度である。
【００３０】
また、プラスチックフィルムの表面がハードコートなどの被膜材料で被覆されたものであってもよく、無機物と有機物からなる光学多層膜１２ａ，１２ｂの下層にこの被膜材料を存在させることによって、付着性、硬度、耐薬品性、耐久性、染色性などの諸物性を向上させることも可能である。
【００３１】
また、基板１１上に光学機能性薄膜、あるいは透明支持体表面処理として、下塗り層を設けてもよい。下塗り層は、オルガノアルコキシメタル化合物やポリエステル、アクリル変性ポリエステル、ポリウレタンが挙げられる。また、コロナ放電、紫外線（ＵＶ）照射処理を行うのが好ましい。
【００３２】
（光学多層膜）
光学多層膜１２ａ，１２ｂは、高屈折率の光学膜１２Ｈと、フッ素含有膜である低屈折率の光学膜１２Ｌとが交互に積層された構成を有する。詳しくは、基板１１の両主面上に、まず光学膜１２Ｈが設けられ、ついで光学膜１２Ｌが設けられ、以降光学膜１２Ｈと光学膜１２Ｌとが交互に設けられ、積層膜となっている。
【００３３】
光学膜１２Ｈの膜厚は、８０ｎｍ〜１５μｍ、より好ましくは６００〜１０００ｎｍとする。１５μｍより厚くすると、分散し切れなかった微粒子によるヘイズ成分が増大して光学膜としての機能が得られないからである。この光学膜１２Ｈの屈折率は、１．７０〜２．１０とすることが好ましい。屈折率を２．１０よりも高くすると、微粒子の分散性が不充分となって光学膜としての機能が損なわれ、屈折率を１．７０よりも低い場合には必要とされる光学特性が得られない場合がある。
【００３４】
光学膜１２Ｌは、光学膜１２Ｈの上に所定の下地層用塗料を塗布した後に硬化反応により形成されるフッ素含有膜である。屈折率は、１．３０〜１．６９が好ましく、１．４５以下の屈折率をもつ膜がとくに好ましい。光学膜１２Ｌの屈折率は塗料に含まれる樹脂の種類、場合によっては微粒子の種類及び添加量などにより決まる。なお、屈折率が１．６９よりも高くなると光学膜１２Ｈとの屈折率の差が確保できず、光学膜１２Ｈに積層した場合の反射特性が十分ではなくなり、スクリーンとしての特性が不充分となる。また、１．３よりも低い屈折率をもった膜を形成することは困難であり、屈折率１．３が製造上の下限となる。また、この光学膜の膜厚は、８０ｎｍ〜１５μｍ、より好ましくは６００〜１０００ｎｍとする。
【００３５】
図５は、反射波長を４５７ｎｍ（青色）、５３２ｎｍ（緑色）、６４７ｎｍ（赤色）に合わせた場合における波長選択層１０の構成の一例である。光学多層膜１２ａ，１２ｂは、共に５層構成とされている。すなわち、基板１１の一方の主面上に、第１の光学膜１２Ｈ、第１の光学膜１２Ｌ、第２の光学膜１２Ｈ、第２の光学膜１２Ｌ、第３の光学膜１２Ｈを順次積層して光学多層膜１２ａを構成している。また、基板１１の他方の主面上に、第４の光学膜１２Ｈ、第３の光学膜１２Ｌ、第５の光学膜１２Ｈ、第４の光学膜１２Ｌ、第６の光学膜１２Ｈを順次積層して光学多層膜１２ｂを構成している。
【００３６】
また、この場合、基板１１は、材料としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を使用し、厚みを１８８μｍとしている。第１〜第６の光学膜１２Ｈは、酸化チタン（ＴｉＯ2）微粒子の分散液を用いて、ディップコーティングを繰り返し行うことで、屈折率を１．９４とし、膜厚を７３６ｎｍとしている。第１および第３の光学膜１２Ｌは、旭硝子株式会社製のフッ素系樹脂（商品名：サイトップ）の溶液を用いて、ディップコーティングを繰り返し行うことで、屈折率を１．３４とし、膜厚を８７３ｎｍとしている。第２および第４の光学膜１２Ｌは、旭硝子株式会社製のフッ素系樹脂（商品名：サイトップ）の溶液を用いて、ディップコーティングを繰り返し行うことで、屈折率を１．３４とし、膜厚を１０６６ｎｍとしている。
【００３７】
これにより、波長選択層１０は、例えば図６に示すような選択波長反射特性を有する。図中、破線は波長選択層１０の選択波長反射特性を示し、実線は画像投射装置２に使用する発光ダイオードのスペクトルの一例を示す。すなわち、波長選択層１０は、画像投射装置２の光源である発光ダイオードのスペクトルに対応した選択波長反射特性を有している。
【００３８】
以上の構成により、光学多層膜１２ａ，１２ｂは、発光ダイオードが発した赤色、緑色、青色の三波長帯の光に対して高反射特性を有し、少なくともこれらの波長領域以外の可視波長域の光に対しては高透過特性を有するようになる。なお、光学膜１２Ｈ、光学膜１２Ｌそれぞれの屈折率や厚みを調整することにより、光学多層膜１２ａ，１２ｂとして反射する三波長帯の波長位置をシフトさせて調整することが可能であり、これにより画像投射装置２から投射される光の波長に対応させた光学多層膜１２ａ，１２ｂとすることができる。
【００３９】
なお、光学多層膜１２ａ，１２ｂを構成する光学膜１２Ｈ及び光学膜１２Ｌの層数は特に限定されるものではなく、所望の層数とすることができる。また、光学多層膜１２ａ，１２ｂは、画像投射装置２から出射された光の入射側及びその反対側の最外層が光学膜１２Ｈとなる奇数層により構成されることが好ましい。光学多層膜１２ａ，１２ｂを奇数層の構成とすることにより、偶数層とした構成の場合よりも三原色波長帯域フィルタとして機能が優れたものとなる。
【００４０】
光学多層膜１２ａ，１２ｂの具体的な層数は３〜７層の奇数層とすることが好ましい。層数が２以下の場合には反射層としての機能が十分ではないためである。一方、層数が多いほど反射率は増加するが、層数８以上では反射率の増加率が小さくなり、光学多層膜１２ａ，１２ｂの形成所要時間をかけるほど反射率の改善効果が得られなくなるためである。
【００４１】
（光吸収層）
光吸収層１３は、光学多層膜１２ａ，１２ｂを透過した少なくとも可視光域の光を吸収するためのもので、光学多層膜１２ｂ上に設けられている。光吸収層１３は、例えば、光学多層膜１２ｂ上に黒色の樹脂フィルムを貼り付けて形成される。あるいは、光学多層膜１２ｂ上に黒色塗料を塗布して形成されるようにしてもよい。
【００４２】
（光拡散層）
光拡散層１４は、拡散板１４ａによって構成されている。拡散板１４ａは、母材と屈折率の異なる粒子からなる拡散材を分散させた構造を有している。なお、図４に示すように、拡散板１４ａの外側に、特定方向からの入射光のみを透過させ、他方向からの入射光を表面で散乱させる機能を有する偏光板１４ｂを設けても良い。光拡散層１４は、拡散結像機能および視野角制御機能を実現している。なお、一実施形態では、この光拡散層１４によって、スクリーン１の垂直および水平方向の視野角が自動車３の車内空間に適した範囲に絞られている。これによって、外光、すなわち太陽光の影響を低減できる。
【００４３】
光拡散層１４の構成材料は、画像投射装置２で使用する波長域の光を透過する性質のものであれば特に制約はなく、光拡散層１４として通常使用されるガラスやプラスチックなどでよい。また、光拡散層１４は、拡散結像機能および視野角制御機能を有するのであれば、拡散板１４ａと偏光板１４ｂとで構成することに限ったものではない。例えば片面の表面が凹凸形状となっている拡散板１４ａを貼り合わせたり、光学多層膜１２ａ上に透明エポキシ樹脂を塗布し、エンボス加工などにより表面に凹凸を設けたりしてもよいし、すでにそのような形状となった拡散フィルムを光学多層膜１２ａ上に貼り合わせたりすることで拡散結像機能を実現してもよい。また、拡散板１４ａを構成する材料の屈折率や表面の凹凸形状などを調整することによって、視野角制御機能を実現してもよい。
【００４４】
光学多層膜１２ａで選択的に反射された光は光拡散層１４を透過して出射される際に拡散し、視聴者はこの拡散した反射光を観察することで自然な画像を視認することができるようになる。
【００４５】
スクリーン１によって、画像投射装置２からの特定波長の光を反射し、太陽光などのそれ以外の波長領域の入射光を透過・吸収する選択反射が可能となり、スクリーン１上の映像の黒レベルを下げて高コントラストを達成し、自動車３の車内が明るい状態でもコントラストの高い映像を表示することが可能となる。
【００４６】
すなわち、スクリーン１に入射する光は、光拡散層１４を透過し、光学多層膜１２ａ，１２ｂに到達し、当該光学多層膜１２ａ，１２ｂにて入射光に含まれる外光成分は透過されて光吸収層１３で吸収され、映像に関わる特定波長領域の光のみ選択的に反射され、その反射光は光拡散層１４にて拡散および視野角の調整がなされ、画像光として視聴者に供される。したがって、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る。
【００４７】
これにより、従来のプロジェクションシステムでは、しっかりした画像を得るために１０００ルーメン程度の光束が必要とされていたが、スクリーン１を使用することで、５０ルーメン程度の光束でしっかりした画像を得ることができる。すなわち、画像投射装置２の光源として発光ダイオードを使用しても、はっきりした画像を得ることができる。なお、発光ダイオードは、従来のプロジェクションシステムとして広く使用されている放電ランプと比較して、小型で軽量且つ低消費電力であるという利点を有する。
【００４８】
図７は、外光、すなわち太陽光を１としたときのスクリーンの反射光比を測定した結果の一例である。反射面を白くして入射光を全反射する従来のスクリーン（ホワイトスクリーン）では、外光の反射光比および画像投射装置２からの発光ダイオード光（プロジェクタ光）の反射光比は、共に１である。これに対して、波長選択性を有するスクリーン１（波長選択スクリーン）では、外光の反射光比は１であるが、プロジェクタ光の反射光比は、１．６５と大きくなっている。なお、従来のプロジェクタ装置の光源として広く使用されている超高圧水銀ランプ（ＵＨＰ；Ultra High Pressure Mercury Lamp）の光についても、反射光比は、１．３３と大きくなっている。
【００４９】
従来のホワイトスクリーンでは、太陽光と画像投射装置２からの発光ダイオード光とが同様に反射される為、コントラストは単純に、（発光ダイオード光）／（外光）となるが、スクリーン１は、波長選択性を有する為、発光ダイオード光の反射率を１とすると、外光の反射率は、略０．５５倍となるため、コントラストが高くなる。
【００５０】
次に、この発明の一実施形態によるスクリーン１の製造方法について説明する。まず、高屈折率を有する光学膜１２Ｈを形成するための塗布型光学膜用材料について説明する。
【００５１】
塗布型光学膜用材料は、例えばフッ素含有膜上に塗布されて光学膜を形成する材料であって、結合剤が溶解した有機溶媒中に微粒子が分散剤により分散された光学膜用材料である。また、この光学膜用材料は塗布された後に硬化反応により、高屈折率の光学膜となるものである。
【００５２】
塗布型光学膜用材料は、微粒子と、有機溶媒と、エネルギーを吸収して硬化反応を起こす結合剤と、化学式量が１１０〜３０００である親油基および親水基からなる分散剤とを含有し、分散剤の含有量が微粒子に対して２．２〜２２μｍｏｌ／ｍ2であり、塗布した時の表面張力が１９ｄｙｎｅ／ｃｍ以下となり、例えばフッ素含有基体上に塗布して光学膜を形成する塗布型光学膜用材料である。また、基体であるフッ素含有基体は、フィルム、板、レンズ状など全ての形状の基板や光学薄膜に適用可能である。
【００５３】
塗布型光学膜用材料の微粒子は、成膜された後の光学膜の屈折率を調整するために添加される高屈折率材料の微粒子であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｃｅ，Ｓｎ，Ｌａ，Ｉｎ，Ｙ，Ｓｂ等の酸化物、または、Ｉｎ−Ｓｎ等の合金酸化物が挙げられる。なお、光触媒を抑える目的でＴｉ酸化物にＡｌ，Ｚｒ等の酸化物が適当量含有されたとしても、この発明の効果を妨げるものではない。
【００５４】
また、微粒子の比表面積は５５〜８５ｍ2／ｇが好ましく、７５〜８５ｍ2／ｇであることがより好ましい。比表面積がこの範囲にあると、微粒子の分散処理により、光学膜用材料中における微粒子の粒度（一次粒子径）を１００ｎｍ以下に抑えることが可能となり、ヘイズの非常に小さな光学膜を得ることが可能である。微粒子の含有量としては、光学膜用材料において２〜２０ｗｔ％であることが好ましい。
【００５５】
有機溶媒は、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソブチルアルコール等のアルコール系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、乳酸エチル、エチレングリコールアセテート等のエステル系溶媒等を用いる。これら有機溶媒は必ずしも１００％純粋である必要はなく、異性体、未反応物、分解物、酸化物、水分等の不純成分が２０％以下であれば含まれていてもかまわない。また、低い表面エネルギーをもつ支持体や光学膜上に塗布するためには、より低い表面張力をもつ溶媒を選択することが望ましく、例えばメチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール等が挙げられる。
【００５６】
結合剤は、熱硬化性樹脂、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂、電子線（ＥＢ）硬化型樹脂等があげられる。熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化型樹脂、ＥＢ硬化型樹脂の例としてはポリスチレン樹脂、スチレン共重合体、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリアミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。その他の環状（芳香族、複素環式、脂環式等）基を有するポリマーでもよい。また、炭素鎖中にフッ素、シラノール基の入った樹脂でも構わない。
【００５７】
樹脂を硬化反応させる方法は放射線または加熱のいずれでもよいが、紫外線照射により結合剤の硬化反応を行う場合には、重合開始剤の存在下で行うことが好ましい。ラジカル重合開始剤としては、例えば、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系開始剤；ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオクトエート等のパーオキシド系開始剤が挙げられる。これらの開始剤の使用量は、重合性単量体合計１００重量部あたり０．２〜１０重量部、より好ましくは０．５〜５重量部とする。結合剤の含有量としては、光学膜用材料において３〜３２ｗｔ％であることが好ましい。
【００５８】
分散剤は、微粒子の分散性向上とともに、分散によって微粒子表面に配向された分散剤が光学膜用材料の表面上でも配向した形態をとり、少量添加でも塗料である光学膜用材料の表面張力を低下させるのに好適である。分散剤は親油基と親水基とからなり、親水基である極性官能基の導入部位は特に限定されない。
【００５９】
分散剤に含まれる親油基の重量平均分子量（化学式量）は１１０〜３０００である。分子量が１１０よりも低いと、有機溶媒に対して十分に溶解しないなどの弊害が生じ、分子量が３０００を超えると光学膜中の微粒子の十分な分散性を得ることができない。なお、分散剤には、結合剤と硬化反応を起こすための官能基を有していてもよい。
【００６０】
分散剤に含まれる親水基の極性官能基の量は、１０-3〜１０-1ｍｏｌ／ｇである。官能基がこれより少ない、あるいは多い場合には、微粒子の分散に対する効果が発現せず、分散性低下などにつながる。また、極性官能基として以下に示すような官能基は凝集状態にならないため、有用である。すなわち、−ＳＯ3Ｍ、−ＯＳＯ3Ｍ、−ＣＯＯＭ、Ｐ＝０(ＯＭ)2（ここで、式中Ｍは、水素原子あるいは、リチウム、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属である。）、３級アミン、４級アンモニウム塩（Ｒ1(Ｒ2)(Ｒ3)ＮＨＸ（ここで、式中Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、水素原子あるいは炭化水素基であり、Ｘ-は塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン元素イオンあるいは無機・有機イオンである。））、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＣＮ、エポキシ基等の極性官能基などである。これら分散剤は、１種単独で用いられることが可能であるが、２種以上を併用することも可能である。
【００６１】
分散剤の含有量は、微粒子に対し２．２〜２２μｍｏｌ／ｍ2である。２．２μｍｏｌ／ｍ2より含有量が少ないと光学膜に十分な分散性を得ることができず、さらに効果的な表面張力低下効果も得られない。逆に、２２μｍｏｌ／ｍ2より含有量が多いと、微粒子の分散状態に関わらず表面張力は低下するが、光学膜中における分散剤体積比率が上昇するために、膜屈折率が低下して屈折率の調整範囲が狭くなることから光学膜積層設計が困難となる。なお、分散剤の分子量の測定はゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）法により行えばよい。また、光学膜用材料の塗膜における分散剤の含有量は、総量で微粒子１００重量部に対して、２０〜６０重量部、より好ましくは３８〜５５重量部である。なお、この発明の分散剤以外の結合剤を含む場合には結合基を多く有する多官能ポリマー、またはモノマーが好ましい。
【００６２】
塗布型光学膜用材料は塗布した時の表面張力が１９ｄｙｎｅ／ｃｍ以下となっており、フッ素含有膜などの表面エネルギーの低い膜上にも均一に塗布することが可能となる。また、塗布された後に、光または熱エネルギーによって硬化反応が促進され高屈折率タイプの光学膜となる。
【００６３】
光学膜用材料の製造に当たっては、混練工程、分散工程及びこれらの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程によって行われる。この発明において使用する微粒子、樹脂、溶媒など全ての原料は何れの工程の最初または途中で添加してもかまわない。また、個々の原料を２つ以上の工程で分割して添加してもかまわない。分散及び混練には、アジター、ペイントシェーカー等の従来公知の装置を用いればよい。
【００６４】
図８は、この発明の一実施形態によるスクリーンの製造方法を説明するためのフローチャートである。以下、図８を参照しながら、この一実施形態によるスクリーン１の製造方法の一例について説明する。
（ステップＳ１）
まず、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどからなる基板１１を洗浄する。
【００６５】
（ステップＳ２）
次に、例えばディッピング法により、上述の塗布型光学膜用材料を基板１１の両主面に所定量塗布する。そして、塗布型光学膜用材料の塗膜を乾燥後、例えば紫外線を照射して硬化させて、所定膜厚の光学膜１２Ｈを形成する。
【００６６】
（ステップＳ３）
次に、例えばディッピング法により、フッ素を含有した下地層用塗料を光学膜１２Ｈ上に所定量塗布する。そして、その塗膜を乾燥後、例えば熱硬化させ、所定膜厚の光学膜１２Ｌを形成する。これにより、光学膜１２Ｈと光学膜１２Ｌとの積層構成となる。
【００６７】
（ステップＳ４）
次に、例えばディッピング法により、上述した塗布型光学膜用材料を基板１１の最外層にある光学膜１２Ｌ上に塗布する。そして、塗布型光学膜用材料の塗膜を乾燥後、例えば紫外線を照射して硬化させ、所定膜厚の光学膜１２Ｈを形成する。以降、光学多層膜１２ａ，１２ｂの構成に応じて、ステップＳ２，Ｓ３の工程を所定回数行い、基板１１上に光学多層膜１２ａ，１２ｂを形成する。
【００６８】
（ステップＳ５）
次に、黒色の樹脂フィルムを光学多層膜１２ｂ上に貼り合わせて、光吸収層１３を形成する。なお、黒色の光吸収剤を含有した樹脂を光学多層膜１２ｂ上に塗布し、塗布された樹脂を硬化して、光吸収層１３を形成するようにしてもよい。
【００６９】
（ステップＳ６）
次に、光学多層膜１２ａの最外層表面に低屈折率の透明接着剤（ＥＰＯＸＹ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製ＥＰＯＴＥＫ３９６）を塗布し、その上に板形状の光拡散層１４の拡散板１４ａを接触面として搭載した後に当該接着剤を硬化させて光学多層膜１２ａと光拡散層１４とを貼り合わせる接着層とする。これにより、目的とするスクリーン１が製造される。
【００７０】
この製造工程において、表面エネルギーの低い基板１１や光学膜１２Ｌ上に塗布型光学膜用材料を均一に塗布することができる。すなわち、この発明の塗布型光学膜用材料に用いられる分散剤が微粒子に対して所定の関係を有することにより、塗布型光学膜用材料の表面張力が基板１１や光学膜１２Ｌの表面エネルギーよりも低くなり、基板１１や光学膜１２Ｌ上への塗布型光学膜用材料の均一な塗布を実現し、所望の光学膜１２Ｈを形成することが可能となり、ひいては目的の反射特性を有する光学多層膜１２ａ，１２ｂを得ることができる。
【００７１】
なお、塗布型光学膜用材料の塗布方法としては、ディッピング法以外にも、グラビア塗布、ロール塗布、ブレード塗布、ダイコーティングなど従来公知の塗布方式を用いることができることは言うまでもない。
【００７２】
スクリーン１は、上述した波長選択特性を得られるのであれば、図４に示す構成に限ったものではない。例えば、図４に示すスクリーン１は、ウェットコーティング方式により作製されるものであったが、同様な波長選択特性を得られるのであれば、スクリーン１は、ドライコーティング方式により作製されるものであってもよい。
【００７３】
図９にドライコーティング方式により作製されるスクリーン１の構成の一例を示す。このスクリーン１は、基板１５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１６として、金属膜１７と、誘電体膜１８Ｄi（ｉ＝１、２、…）および透過性を有する光吸収薄膜１８Ｍj（ｊ＝１、２、…）よりなる光学多層膜１８とが形成されており、さらにその上に選択反射層１６の反射光を散乱させる光拡散層１９が形成されている。
【００７４】
基板１５はスクリーン１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１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。
【００７５】
選択反射層１６は、画像投射装置２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画像投射装置２の光源によって異なる。このような選択反射層１６は、金属膜１７と、少なくとも誘電体膜１８Ｄ1および透過性を有する光吸収薄膜１８Ｍ1を含む光学多層膜１８とにより構成される。
【００７６】
金属膜１７は、光学多層膜１８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１７は、蒸着法やスパッタリング法等を用いて基板１５上に成膜される。
【００７７】
光学多層膜１８を構成する誘電体膜１８Ｄi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）またはＳｉＯ2（二酸化シリコン）からなり、金属膜１７または光吸収薄膜１８Ｍj上に、例えばスパッタリング法を用いて成膜される。また、誘電体膜１８Ｄi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。
【００７８】
透過性を有する光吸収薄膜１８Ｍj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５〜２０ｎｍの範囲が好ましい。５ｎｍ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１８Ｍjは誘電体膜１８Ｄi上に、例えばスパッタリング法を用いて成膜される。
【００７９】
選択反射層１６は、例えば三原色波長領域の光に対して、例えば反射率が７０％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７０％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。
【００８０】
選択反射層１６は、例えば図１０に示すような反射特性を有する。すなわち、光学多層膜１８は、画像投射装置２の光源である発光ダイオードのスペクトルに対応した反射特性を有している。
【００８１】
ここで、誘電体膜１８Ｄi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に対して以下の式（１）を満足するように設計される。
【００８２】
ｎｄ＝λ（α±１／４）（但し、αは自然数である）    ・・・（１）
【００８３】
例えば、Ａｌからなる金属膜１７上に、光学多層膜１８としてＮｂ2Ｏ5からなる誘電体膜１８Ｄ1と、Ｎｂからなる光吸収薄膜１８Ｍ1を順次積層した構成においては、Ａｌ膜（金属膜１７）の厚さが５０ｎｍ、Ｎｂ2Ｏ5膜（誘電体膜１８Ｄ1）の厚さが５３９ｎｍ、Ｎｂ膜（光吸収薄膜１８Ｍ1）の厚さが６ｎｍとなるように設計することで、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％の透過率を有する選択反射層１６が得られる。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前後の場合を例に挙げている。
【００８４】
このような構成を有する選択反射層１６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１６を構成する光学多層膜１８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１５を用いることで、可撓性を有するスクリーン１を作成することができる。
【００８５】
選択反射層１６は、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。選択反射層１６における光学多層膜１８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１７上に、５３４ｎｍ厚のＮｂ2Ｏ5の誘電体膜１８Ｄ1、１９ｎｍ厚のＮｂの光吸収薄膜１８Ｍ1、５３４ｎｍ厚のＮｂ2Ｏ5の誘電体膜１８Ｄ2が順次積層された光学多層膜１８の積層数が３層の構成とすることができる。この場合、光学多層膜１８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１の黒レベルをさらに下げることが可能になる。
【００８６】
さらに光学多層膜１８の積層数を５層とし、５０ｎｍ厚のＡｌの金属膜１７上に、例えば、５５１ｎｍ厚のＮｂ2Ｏ5の誘電体膜１８Ｄ1、１７ｎｍ厚のＮｂの光吸収薄膜１８Ｍ1、５５１ｎｍ厚のＮｂ2Ｏ5の誘電体膜１８Ｄ2、１３ｎｍ厚のＮｂの光吸収薄膜１８Ｍ2、５５１ｎｍ厚のＮｂ2Ｏ5の誘電体膜１８Ｄ3が順次積層された構成では、光学多層膜１８の積層数が３層の場合と比較して、三原色波長領域における反射ピークの半値幅をさらに小さくすることができる。このように、光学多層膜１８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を小さくできる。
【００８７】
また、三原色波長領域における反射ピークの半値幅は、誘電体膜１８Ｄiの屈折率によっても変化する。誘電体膜１８Ｄi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を小さくなる。したがって、誘電体膜１８Ｄiの誘電体材料は、必要とされるスクリーン１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。
【００８８】
上述したように、選択反射層１６は金属膜１７と光学多層膜１８とで構成されるが、金属膜１７は光学多層膜１８の透過光を反射するもので、選択反射層１６の光学特性は光学多層膜１８に依存する。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１８が金属膜１７上に形成されることで、この発明の光学特性を有する選択反射層１６が得られる。
【００８９】
また、光学多層膜１８は、誘電体膜１８Ｄiと光吸収薄膜１８Ｍj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１７上に、光学多層膜１８として、Ｎｂ2Ｏ5（５３４ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ1、Ｎｂ（１９ｎｍ厚）の光吸収薄膜１８Ｍ1の２層構造上に、Ｎｂ2Ｏ5（５３８ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ2、ＳｉＯ2（９８８ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ3、Ｎｂ2Ｏ5（５１８ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ4が順次積層された構成では、三原色波長領域における反射率ピークをさらに高くすることができ、これによりスクリーン１の白レベルをさらに上昇させることができる。これは画像投射装置２の光源パワーが低い場合に有効である。
【００９０】
光学多層膜１８のさらに他の設計例としては、画像投射装置２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１６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１７上に、光学多層膜１８として、ＳｉＯ2（５５４ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ1、Ｎｂ2Ｏ5（３２７ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ2、Ｎｂ（６ｎｍ厚）の光吸収薄膜１８Ｍ1が順次積層された構成では、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できる。
【００９１】
また、例えば、Ａｌ（５０ｎｍ厚）の金属膜１７上に、光学多層膜１８として、ＳｉＯ2（４２９ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ1、Ａｌ2Ｏ3（３９２ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ2、Ｎｂ2Ｏ5（２５４ｎｍ厚）の誘電体膜１８Ｄ3、Ｎｂ（６ｎｍ厚）の光吸収薄膜１８Ｍ1が順次積層された構成では、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できる。
【００９２】
選択反射層１６の上に形成される光拡散層１９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。この光拡散層１９では、選択反射層１６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、光拡散層１９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、光拡散層１９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、光拡散層１９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。
【００９３】
ドライコーティング方式により作製されるスクリーン１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１８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１５上に、例えばスパッタリング法を用いて、金属膜１７、誘電体膜１８Ｄ1、透過性を有する光吸収薄膜１８Ｍ1を順次積層し、選択反射層１６を形成する。その際、金属膜１７の膜厚は５０ｎｍ以上とし、光学多層膜１８は、金属膜１７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１８の上に、例えば光拡散層１９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１が得られる。
【００９４】
このような光学特性の選択反射層を備えたスクリーン１は、フロント式の画像投射装置２のスクリーンとして用いられる。
【００９５】
以上のことから、ドライコーティング方式により作製されるスクリーン１においては、誘電体膜１８Ｄiと透過性を有する光吸収薄膜１８Ｍjよりなる光学多層膜１８を金属膜１７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１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１を実現することができる。
【００９６】
また、誘電体膜１８Ｄiと透過性を有する光吸収薄膜１８Ｍjよりなる光学多層膜１８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１８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。
【００９７】
また、光学多層膜１８における誘電体膜１８Ｄi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、または大きくしたり、任意に調整することができ、画像投射装置２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クリーン１を得ることができる。
【００９８】
また、光学多層膜１８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、または下げたり、任意に調整することができ、画像投射装置２の光源パワーに合わせた高コントラストのスクリーン１を実現することができる。
【００９９】
また、光学多層膜１８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画像投射装置２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１を実現することができる。
【０１００】
さらに、使用形態に合わせて任意の材料の基板１５を用いることができ、可撓性を有する基板１５を用いた場合には、選択反射層１６の金属膜１７および光学多層膜１８の膜厚が薄いため、可撓性を有するスクリーン１を得ることができる。
【０１０１】
なお、図１に示す例では、選択反射層１８の上に光拡散層１９が形成されているが、基板１５の表面に多数の凸部（あるいは凹部）を設けて、その上に基板１５の表面形状にそった形状の選択反射層１６を形成するようにしてもよい。この構成では、凸部（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、光拡散層１９が不要となり、スクリーン１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。
【０１０２】
次に、画像投射装置２について説明する。図１１は、この発明の一実施形態による画像投射装置２の構成の一例である。図１２は、画像投射装置２で使用する発光ダイオードの仕様および波長特性の一例を示す。この画像投射装置２は、３板の透過型液晶プロジェクタ装置であり、主として、第１の光源２１Ｇ、第２の光源２１Ｂ、第３の光源２１Ｒ、ライトパイプ２２Ｇ，２２Ｂ，２２Ｒ、三角プリズム２３Ｂ，２３Ｒ、液晶パネル２４Ｇ，２４Ｂ，２４Ｒ、ＰＢＣ（Polarized Beam Combiner）２５および投射レンズ２６から構成される。
【０１０３】
第１の光源２１Ｇは、緑色の発光ダイオードであり、緑色光をライトパイプ２２Ｇに出射する。第２の光源２１Ｂは、青色の発光ダイオードであり、青色光をライトパイプ２２Ｂに出射する。第２の光源２１Ｒは、赤色の発光ダイオードであり、赤色光をライトパイプ２２Ｒに出射する。これら緑色、青色および赤色の発光ダイオードとして、自動車３のバッテリ４の電池電圧に対応したものを使用する構成とすることで、電圧変換のための回路が不要となり、画像投射装置２をより小型化できる。
【０１０４】
ライトパイプ２２Ｇ，２２Ｂ，２２Ｒは、アクリル、ポリカーボネート等から形成されるチューブ状部材であり、内部で入射光を多重反射することで面内の輝度分布を均一化し、発光ダイオードの光を効率良く液晶パネルに導く導光板として機能する。ライトパイプ２２Ｇは、第１の光源２１Ｇから入射された緑色光の輝度分布を均一化し、液晶パネル２４Ｇに出射する。ライトパイプ２２Ｂは、第２の光源２１Ｂから入射された青色光の輝度分布を均一化し、三角プリズム２３Ｂに出射する。ライトパイプ２２Ｒは、第３の光源２１Ｒから入射された赤色光の輝度分布を均一化し、三角プリズム２３Ｒに出射する。
【０１０５】
三角プリズム２３Ｂ，２３Ｒは、ミラー処理されており、入射光を反射するものである。三角プリズム２３Ｂは、ライトパイプ２２Ｂから入射された青色光を反射して、液晶パネル２４Ｂに出射する。三角プリズム２３Ｒは、ライトパイプ２２Ｒから入射された赤色光を反射して、液晶パネル２４Ｒに出射する。
【０１０６】
液晶パネル２４Ｇ，２４Ｂ，２４Ｒは、それぞれ図示しない制御部によって制御され、入射光を空間変調して出射するものである。液晶パネル２４Ｇは、ライトパイプ２２Ｇから出射された緑色光を空間変調してＰＢＣ２５に出射する。液晶パネル２４Ｂは、三角プリズム２３Ｂから出射された青色光を空間変調してＰＢＣ２５に出射する。液晶パネル２４Ｒは、三角プリズム２３Ｒから出射された赤色光を空間変調してＰＢＣ２５に出射する。
【０１０７】
ＰＢＣ２５は、液晶パネル２４Ｂ，２４Ｇ，２４Ｒから入射された３色の光を合成して投射レンズ２６に出射する。投射レンズ２６は、ＰＢＣ２５から入射された光を、光の像としてスクリーン１に対して投射する。これによって、スクリーン１に画像が映し出される。
【０１０８】
この投射型画像表示システムでは、外光の影響を低減し、従来のホワイトスクリーンと比較した場合、より高コントラストの画像表示が可能であるが、例えば良く晴れた日に直射日光が当たるような非常に明るい状況下では、外光の影響が大きくなり、画像が見えにくい場合が発生する。この場合、上述したように、スクリーン１の周辺光、すなわち自動車３の車内に入射する外光を、図３Ｄに示すように、画像投射装置２の発光ダイオードが発する波長以外の光が透過するように調光することで、外光の影響を低減し、コントラストをさらに高め、画像を見やすくすることができる。
【０１０９】
例えば、調光眼鏡に使用されているエレクトロクロミック材料を、自動車３の後部シートのサイドウィンドウおよびリアウィンドウ等の窓ガラスにコーティングし、強い外光が当たると自動的に透過率が下がるようにして調光する。
【０１１０】
また、例えば、光センサを用いて自動的に調光するようにしてもよい。図１３は、自動調光機能を有する投射型画像表示システムの構成の一例を示す。この調光機能を有する投射型画像表示システムは、上述したスクリーン１、画像投射装置２、バッテリ４に加え、光センサ５、コントロールボックス６および調光機能付きウィンドウ７を有する。
【０１１１】
コントロールボックス６は、光センサ５と調光機能付きウィンドウ７とに接続されており、調光機能付きウィンドウ７による調光を光センサ５の測定結果に基づき制御する。なお、コントロールボックス６および調光機能付きウィンドウ７は、バッテリ４と接続されており、それぞれバッテリ４から供給される電源によって画像投射装置２の電源スイッチと連動して動作する。
【０１１２】
光センサ５は、スクリーン１に設置されている。なお、光センサ５の設置場所は、スクリーン１に限らず、天井、シート、床など自動車３の車内の照度を測定するのに適した他の場所に設置してもよい。
【０１１３】
コントロールボックス６は、例えばマイクロコンピュータを有しており、光センサ５が検出した光の強さに応じた調光制御信号を生成する。例えば、光センサ５によって、自動車３の車内が一般のリビングルーム並みの照度（例えば４００ルクス）以上であると判別されたときに、調光制御信号を生成する。コントロールボックス６で生成された調光制御信号は、調光機能付きウィンドウ７に供給される。
【０１１４】
調光機能付きウィンドウ７は、例えば自動車３の後部シートのサイドウィンドウおよびリアウィンドウである。調光機能付きウィンドウ７は、透過率が変化する透過率可変材料からなるフィルムが貼り付けられたウィンドウであり、電気的にスイッチをオンにすることで透過率が低下する構成とされている。調光機能付きウィンドウ７は、コントロールボックス６から供給された調光制御信号によって、スイッチがオンとなり透過率を低くする。このとき、図３Ｄに示した周波数特性に近くすることが好ましい。
【０１１５】
これら方法によって外光を調光することで、スクリーン１に映し出される画像を常に見やすい状況とすることができる。
【０１１６】
以上説明したように、この発明の一実施形態による投射型画像表示システムおよびスクリーン１によれば、画像投射装置２が投射する光の像を生成する発光ダイオードが発する波長の光を選択的に反射するため、画像投射装置２により投影される光の像のコントラストを高めることができ、太陽光が差し込む明るい自動車３の車内であっても、鮮明な画像を表示することができる。
【０１１７】
また、この発明の一実施形態による投射型画像表示システムおよび画像投射装置２によれば、自動車３の車内という限られた空間で、所定波長の光を選択的に反射するスクリーン１に、所定波長により生成される光の像を投射するため、発する光が弱い発光ダイオードを光源として使用でき、消費電力を低くすることができる。これにより、自動車３のバッテリ４を電源として使用することができる。また、自動車３の車内としては比較的大型な画像を、小型および軽量な機器で表示することができる。
【０１１８】
これによって、販売台数が多い乗用車、特に近年需要の多い大型の乗用車において、後部シートにおける新しい大画面エンターティメントを提案することができ、新たな市場形成が期待できる。
【０１１９】
また、従来、走行中には受動的な立場にあった後部シートの搭乗者に、新たなエンターテイメントシステムを提供できる。例えば、主に国内での運転状況として多い渋滞時における時間の活用法や、主に米国での運転状況として多い長時間ドライブ時の時間の活用法として適用することができ、大きな市場が見込める。
【０１２０】
さらには、環境に対する規制の厳しい乗用車において、将来の光源の本命である発光ダイオードを有効的に使うことによって、発光ダイオードの新たなアプリケーション展開が可能となる。画像投射装置２の光源に発光ダイオードを使用して、自動車３の車内で使用することで、高コントラストを特徴とする波長選択型のスクリーン１を使用する投射型画像表示システムのキラーアプリケーションとして大きな需要が期待できる。
【０１２１】
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した一実施形態では、画像投射装置２として、３板の透過型液晶プロジェクタ装置を適用した場合について説明したが、画像投射装置２は、発光ダイオードを光源として、青、緑、赤の三原色の光を出射するものであれば、特にライトバルブ素子の種類、３板／単板の違い等による制限はない。例えば、反射型のＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を使用する反射型液晶プロジェクタ装置、フィールドシーケンシャルによる単板ＬＣＤを使用する液晶プロジェクタ装置、カラーフィルタを使用する液晶プロジェクタ装置、さらには、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術によるライトバルブ素子を用いたプロジェクタ装置、表示デバイスにＤＭＤ（Digital Micromirror Device）（登録商標）を採用したＤＬＰ（Digital Light Processing）（登録商標）プロジェクタ装置などに適用してもよい。
【０１２２】
また、上述した一実施形態では、自動車３として乗用車を例に挙げて説明したが、自動車３は、例えば直流２４ボルトの電池電圧を発生させるマイクロバス、大型バス等であってもよい。画像投射装置２の電源電圧、ひいては画像投射装置２で使用する発光ダイオードの駆動電圧を、これら各種の自動車３のバッテリ４の電池電圧に対応するよう適宜設定することで、効率良く容易に自動車３に投射型画像表示システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】この発明の一実施形態による投射型画像表示システムを適用した自動車を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態による投射型画像表示システムの構成の一例を示す図である。
【図３】図３Ａは、人間の視覚特性を模式的に示すグラフであり、図３Ｂは、画像投射装置から出射される波長を模式的に示すグラフであり、図３Ｃは、スクリーンの反射波長特性を模式的に示すグラフであり、図３Ｄは、スクリーンの周辺光の最良な波長特性を模式的に示すグラフである。
【図４】この発明の一実施形態によるスクリーンの構成の一例を示す図である。
【図５】スクリーンの波長選択層の構成の一例を示す図である。
【図６】発光ダイオードのスペクトルに対するスクリーンの選択反射波長特性の一例を示すグラフである。
【図７】スクリーンの反射光比を測定した結果の一例である。
【図８】この発明の一実施形態によるスクリーンの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】この発明の一実施形態によるスクリーンの構成の他の例を示す図である。
【図１０】スクリーンの波長選択膜の反射波長特性の一例を示すグラフである。
【図１１】この発明の一実施形態による画像投射装置の構成の一例を示す図である。
【図１２】画像投射装置で使用する発光ダイオードの仕様および波長特性の一例を示すグラフである。
【図１３】この発明の一実施形態による自動調光機能を有する投射型画像表示システムの構成の一例を示す。
【符号の説明】
【０１２４】
１・・・スクリーン
２・・・画像投射装置
３・・・自動車
４・・・バッテリ
５・・・光センサ
６・・・コントロールボックス
７・・・調光機能付きウィンドウ
１０・・・波長選択層
１１，１５・・・基板
１２ａ，１２ｂ，１８・・・光学多層膜
１２Ｈ・・・光学膜（高屈折率）
１２Ｌ・・・光学膜（低屈折率）
１３・・・光吸収層
１４，１９・・・光拡散層
１４ａ，１７・・・拡散板
１４ｂ・・・偏光板
１６・・・選択反射層
１７・・・金属膜
１８Ｄ・・・誘電体膜
１８Ｍ・・・透過性を有する光吸収薄膜
２１Ｇ・・・第１の光源
２１Ｂ・・・第２の光源
２１Ｒ・・・第３の光源
２２Ｇ，２２Ｂ，２２Ｒ・・・ライトパイプ
２３Ｂ，２３Ｒ・・・三角プリズム
２４Ｇ，２４Ｂ，２４Ｒ・・・液晶パネル
２５・・・ＰＢＣ
２６・・・投射レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図９】
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