(57)【要約】【課題】投影光の入射角が大きくても外光にかかわらず高コントラストの画像を表示可能な視野角の広い投影用スクリーンを実現する。【解決手段】高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌを交互に積層した光学多層膜からなり、ＲＧＢ各色の波長域光を選択的に反射する反射層２，３をスクリーン基板１を挟んで重ね合わせ、一方に光拡散層４、他方に光吸収層６を配置する。この構成で、反射層２，３を、互いにその反射スペクトルがずれるように膜厚設計することによって、スクリーンとしての反射スペクトルのＲＧＢの半値幅を広げ、入射角による短波長側へのシフトのマージンを広げる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記特定の波長領域以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する反射層を少なくとも２つ備え、前記２つの反射層が互いに反射ピーク位置のずれた反射スペクトルを有することを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記反射層が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項３】
前記高屈折率層が五酸化ニオブ、五酸化タンタル又は二酸化チタンを含有し、前記低屈折率層が二酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする請求項２記載のスクリーン。
【請求項４】
前記２つの反射層が透明基板を介して配置されていることを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項５】
全ての前記反射層を透過した光を吸収する光吸収層を備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項６】
前記光吸収層が黒色フィルムからなることを特徴とする請求項５記載のスクリーン。
【請求項７】
前記反射層により反射した光を散乱する光拡散層を備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項８】
前記特定の波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項１記載のスクリーン。
【請求項９】
透明基板の一方の面に、特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記特定の波長領域以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する第１の反射層を形成する工程と、
前記透明基板の他方の面に、第１の反射層と同様に前記特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、それ以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する反射層であって、第１の反射層とは反射スペクトルの反射ピーク位置がずれている第２の反射層を形成する工程と
を含むことを特徴とするスクリーンの製造方法。
【請求項１０】
第１の透明基板の一方の面に、特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記特定の波長領域以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する第１の反射層を形成する工程と、
第２の透明基板の一方の面に、第１の反射層と同様に前記特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、それ以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する反射層であって、第１の反射層とは反射スペクトルの反射ピーク位置がずれている第２の反射層を形成する工程と、
前記第１の透明基板の他方の面と前記第２の透明基板の他方の面を貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とするスクリーンの製造方法。
【請求項１１】
前記第２の反射層の表面に、第１及び第２の反射層を透過した光を吸収する光吸収層を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載のスクリーンの製造方法。
【請求項１２】
前記第２の反射層上に光吸収層として黒色フィルムを貼り付けることを特徴とする請求項１１記載のスクリーンの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の反射層上の表面に、第１及び第２の反射層により反射した光を散乱する光拡散層を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項９又は１０記載のスクリーンの製造方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の反射層が、高屈折率層とこれより屈折率の低い低屈折率層を交互に積層した光学多層膜からなることを特徴とする請求項９または１０記載のスクリーンの製造方法。
【請求項１５】
前記高屈折率層が五酸化ニオブ、五酸化タンタル又は二酸化チタンを含有し、前記低屈折率層が二酸化ケイ素又はフッ化マグネシウムを含有することを特徴とする請求項１４記載のスクリーンの製造方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の反射層をスパッタリング法により形成することを特徴とする請求項９または１０記載のスクリーンの製造方法。
【請求項１７】
前記特定の波長領域が、赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域を含むことを特徴とする請求項９または１０記載のスクリーンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン及びその製造方法に係り、特に明光下でもプロジェクターの投影画像を明瞭に見ることができる反射型の投影用スクリーン及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
会議等においては、資料を提示する方法として液晶プロジェクター、スライドプロジェクター等を用いてスクリーン上に拡大表示することが一般に行われている。この種のプロジェクターとしては、例えば、光源から出射された光線を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の光線に分離して所定の光路に収束させる照明光学系と、ＲＧＢ各色の光束をそれぞれ光変調する液晶パネル（ライトバルブ）と、光変調されたＲＧＢ各色の光束を合成する光合成部とを備え、光合成部により合成されたカラー画像を投射レンズによりスクリーンに拡大投影するものがある。
【０００３】
また、最近では、光源に狭帯域三原色光源、例えばＲＧＢ各色の狭帯域光を発するレーザー発振器を使用し、液晶パネルの代わりにグレーティングライトバルブ（ＧＬＶ：Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｌｉｇｈｔ　Ｖａｌｖｅ）を用いてＲＧＢ各色の光束を空間的に変調するプロジェクターも開発されている。
【０００４】
このようなプロジェクターにおいては、投影用スクリーンが用いられるが、投影用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ー（リアプロジェクター）から照射される投影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ー（フロントプロジェクター）から照射される投影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。透過型、反射型のいずれにしても、高輝度、高コントラストの映像を得るために、従来では部屋を暗くして見る必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、明所でも高輝度、高コントラストの映像を得ることができる投影用スクリーンが、本出願人と同一の出願人より提案されている（特願２００２−０７０５７２号）。この投影用スクリーンは、図５に示すように、光吸収性を有するスクリーン基板１００上に、高屈折率層１０１ａ、低屈折率層１０１ｂを交互に積層した光学多層膜からなる反射層１０１と、反射光を散乱する光拡散層１０２と、保護膜１０３が順次形成されてなるもので、図６に示すような反射特性を有する反射層１０１により、投影光を構成する三原色の光のみ反射し、それ以外の光を透過してスクリーン基板１００に吸収させることで、映写環境にかかわらず高コントラストの映像を表示できるようになっている。
【０００６】
しかしながら、このような投影用スクリーンは、プロジェクターからの投影光の入射角がスクリーンの垂直方向からずれて大きくなるにつれて、図７に入射角０度と３０度の反射スペクトルをそれぞれ実線と破線で示すように、また図８に入射角によるＲ（６４２ｎｍ）、Ｇ（５３２ｎｍ）、Ｂ（４５７ｎｍ）の各反射率変化をそれぞれ点線、一点鎖線、実線で示すように、反射スペクトルが短波長側にシフトし、Ｒ、Ｇ、Ｂのピークがずれてしまい、入射角が２０度になるとプロジェクター光の反射率が略半分に減少してしまう。
【０００７】
本発明は、このような点に対処してなされたもので、投影光の入射角が２０度においても投影光の反射率が半減することなく高コントラストの投影画像を得ることができる、視野角の広い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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明のスクリーンは、特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、特定の波長領域以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する反射層を少なくとも２つ備え、２つの反射層が互いに反射ピーク位置のずれた反射スペクトルを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、２つの反射層の重ね合わせによって得られる反射スペクトルでは特定の波長領域の半値幅を、反射層が１つの場合より広げることが可能となり、入射角に応じて反射スペクトルが短波長側にシフトする現象に対して、入射角による特定波長領域の光の反射率低下を抑制することができ、結果的に視野角を広げることが可能となる。
【００１０】
本発明において、反射層は、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）等の高屈折率材料からなる高屈折率層と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等の低屈折率材料からなる例屈折率層とを交互に積層した光学多層膜からなり、特定の波長領域光、例えば赤色光、緑色光、青色光の三原色波長域光に対しては反射率が高く、それ以外の波長領域の可視光に対しては透過率が高くなるよう膜厚設計される。そして、その際、重ね合わせる反射層の反射スペクトルが互いにずれるように膜厚設計される。
【００１１】
２つの反射層は、透明基板を介して重ね合わせが可能であり、一方の反射層の表面に光拡散層を配置し、他方の反射層の表面に黒色フィルム等の光吸収層を配置することによって、明所においても高輝度、高コントラストの投影画像を表示可能な反射型のスクリーンが構成される。
【００１２】
上記スクリーンは、透明基板の両面にそれぞれ膜厚設計された光学多層膜からなる反射層を成膜することによって製造することができる。また、２枚の透明基板にそれぞれ膜厚設計された光学多層膜からなる反射層を成膜した後、２枚の透明基板を背中合わせに粘着シート等により貼り合わせることによっても製造することができる。
【００１３】
すなわち請求項９の発明は、透明基板の一方の面に、特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記特定の波長領域以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する第１の反射層を形成する工程と、
前記透明基板の他方の面に、第１の反射層と同様に前記特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、それ以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する反射層であって、第１の反射層とは反射スペクトルの反射ピーク位置がずれている第２の反射層を形成する工程と
を含むことを特徴とするスクリーンの製造方法である。
また請求項１０の発明は、第１の透明基板の一方の面に、特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、前記特定の波長領域以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する第１の反射層を形成する工程と、
第２の透明基板の一方の面に、第１の反射層と同様に前記特定の波長領域の光に対して高反射特性を有し、それ以外の少なくとも可視波長領域の光に対して高透過特性を有する反射層であって、第１の反射層とは反射スペクトルの反射ピーク位置がずれている第２の反射層を形成する工程と、
前記第１の透明基板の他方の面と前記第２の透明基板の他方の面を貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とするスクリーンの製造方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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一実施の形態を示すもので、スクリーン基板１を挟んで第１の反射層２と第２の反射層３が形成されている。さらに、投影光入射側の第１の反射層２上には光拡散層４が形成され、その表面に保護層５が形成されている。また、第２の反射層３のスクリーン基板１と反対側には光吸収層６が形成されている。
【００１５】
スクリーン基板１は、スクリーンの支持体となるものであり、透明樹脂、例えばポリカーボネイト（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）等のポリマーにより構成することができる。
【００１６】
第１の反射層２及び第２の反射層３はともに、高屈折率材料により形成された誘電体薄膜である高屈折率層Ｈと、低屈折率材料により形成された誘電体薄膜である低屈折率層Ｌとを交互に重ねてなる誘電体多層膜であり、この誘電体多層膜の各層の構成を、マトリクス法に基づいたシミュレーションにより膜厚設計した光学薄膜である。この光学多層膜は、図６に示すように、プロジェクターからの光、例えばＲ（６４２ｎｍ）、Ｇ（５３２ｎｍ）、Ｂ（４５７ｎｍ）の三原色波長域光に対して高反射特性を有し、三原色波長域以外の少なくとも可視波長域光（迷光）に対しては高吸収特性を有するように膜厚設計されるが、第１の反射層２と第２の反射層３のいずれか一方は、斜め入射によって生じる反射スペクトルの短波長側へのシフトを補償するために、図６に示すような最適設計に対して反射率のピーク位置が長波長側にずれるように膜厚設計される。
【００１７】
例えば、第１の反射層２と第２の反射層３は、それぞれの反射スペクトルが、図２において曲線Ａ（図中、実線で示す。）と曲線Ｂ（図中、一点鎖線で示す。）となるように光学多層膜の膜厚設計が行われる。これにより、第１の反射層２と第２の反射層３によって反射される光のスペクトル、すなわち得られるスクリーンの反射スペクトルは曲線Ｃ（図中、点線で示す。）となり、反射層が１つの場合に比べてＲ、Ｇ、Ｂの半値幅を広げることができ、プロジェクター光の斜め入射によって生じる反射スペクトルの短波長側へのシフトのマージンを広げることができる。逆に、スクリーンの反射特性が曲線Ｃとなるように、第１の反射層２と第２の反射層３のそれぞれの光学多層膜の膜厚設計を行うこともできる。
【００１８】
第１の反射層２及び第２の反射層３において、高屈折率層Ｈには、屈折率が１．５以上、好ましくは２．１〜２．７の高屈折率材料、例えば五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）等が用いられ、低屈折率層Ｌには、屈折率が１．５未満、好ましくは１．４近傍の低屈折率材料、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等が用いられる。高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌは、スパッタリング法によるドライプロセスによって形成される。
【００１９】
高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌの積層数は多いほど反射率ピークは大きくなる。スクリーンのＲ、Ｇ、Ｂの反射率を８０％以上とするためには、各反射層は５層以上の積層数が好ましい。
【００２０】
反射層の反射スペクトルは、高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌのそれぞれの屈折率と膜厚に依存する。したがって、第１反射層２及び第２反射層３ともに同一材料を用いた場合、その膜厚を変えることにより、互いの反射スペクトルのピーク位置をずらすことができる。図２に示す例では、高屈折率層Ｈに屈折率２．４７のＮｂ２Ｏ５を用い、低屈折率層Ｌに屈折率１．４６のＳｉＯ２を用いた場合、第１の反射層２の高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌの各膜厚は、例えば６２２ｎｍ及び９８４ｎｍに、第２の反射層３の高屈折率層Ｈ及び低屈折率層Ｌの各膜厚は、例えば６４０ｎｍ及び１０１０ｎｍに設計される。
【００２１】
第１の反射層２及び第２の反射層３を以上のように形成することにより、プロジェクター光を構成するＲ（６４２ｎｍ）、Ｇ（５３２ｎｍ）、Ｂ（４５７ｎｍ）の三原色波長域光は反射し、Ｒ、Ｇ、Ｂ三原色から外れた迷光は透過させることができる。
【００２２】
光吸収層６は、第１の反射層２及び第２の反射層３を透過した光を吸収するよう設けられる。この光吸収層６は、第２の反射層３の成膜後、黒フィルムを粘着シートで貼り付けるか、あるいは、黒塗料を含んだ基板を用いることができる。
【００２３】
光拡散層４は、第１の反射層２及び第２の反射層３により反射された光を散乱させるもので、これによって視野特性が大幅に改善される。光拡散層４は、ガラス、ポリマー等の透明体からなる所望の直径数μｍ〜数ｍｍ程度の大きさの球状のビーズが配置されてなり、第１の反射層２の上に貼り付けられる。配列の方法は等間隔でなくても構わない。また、市販の凹凸構造の拡散板を第１の反射層２の上に貼り付けてもよい。
【００２４】
保護膜５は、外部から光拡散層４及び第１の反射層２を保護するためのもので、光拡散層４上に形成することによってスクリーンの品質及び耐久性を向上させることができる。
【００２５】
上記構成のスクリーンの製造方法としては、透明樹脂からなるスクリーン基板１の両面に高屈折率層Ｈと低屈折率層Ｌを交互に積層してなる例えば積層数５層の光学多層膜をスパッタリング法により成膜し、第１の反射層２及び第２の反射層３を形成する。その際、第１の反射層２及び第２の反射層３の各反射スペクトルが、プロジェクターの光に対して高反射特性を示し、迷光に対して高透過性を示すものであって、互いにピーク位置が若干ずれるように、例えば図２の曲線Ａ、Ｂとなるように膜厚設計される。ついで、スクリーンの裏側となる第２の反射層３の表面に例えば黒フィルムを貼り付けて光吸収層６を形成し、スクリーンの表側となる第１の反射層２の表面に光拡散層４及び保護膜を順次形成する。
【００２６】
上記製造方法以外にも、図３に示すように、２枚のスクリーン基板１ａ、１ｂを用意し、スクリーン基板１ａの片面に第１の反射層２を成膜し、スクリーン基板１ｂの片面に第２の反射層３を成膜した後、スクリーン基板１ａ、１ｂを背中合わせに粘着シート７で貼り合わせるようにしてもよい。
【００２７】
上記スクリーンは、フロントプロジェクターのスクリーンとして用いられる。図２の曲線Ｃに示すような反射特性を有するスクリーンは、光源にＲ（６４２ｎｍ）、Ｇ（５３２ｎｍ）、Ｂ（４５７ｎｍ）各色のレーザー光を発するレーザー発振器を使用したプロジェクターに好適である。
【００２８】
このスクリーンに、プロジェクターからの投影光が入射すると、プロジェクター光源のＲＧＢ各色の波長域光は外光とともに、光拡散層４を透過して第１の反射層２に入射する。第１の反射層２と第２の反射層３からなる反射層は図２の曲線Ｃに示す反射特性を有するため、ＲＧＢ各色の波長域光は、第１の反射層２と第２の反射層３によって反射され、光拡散層４によって拡散される。それ以外の波長域の外光は第１の反射層２と第２の反射層３を透過して、光吸収層６によって吸収される。これによって、明光下においても高コントラストの画像がスクリーンに表示される。
【００２９】
上記反射スペクトルは、プロジェクターからスクリーンへの入射光の垂直方向からの角度（入射角）が大きくなるほど短波長側へシフトするため、スクリーンにおけるＲＧＢ各色の光の反射率は、入射角によって図４に示すように変化する。図４において、実線は、第１の反射層２と第２の反射層３の重ね合わせによるＲＧＢ各色の波長域光の反射率の変化を、点線は１つの反射層で構成した場合のＲＧＢ各色の波長域光の反射率の変化を示す。図４に示すように、１つの反射層のみでは入射角が１５度より大きくなると、ＲＧＢ各色の波長域光の反射率はすべて低下するが、２つの反射層を重ね合わせた本実施の形態の場合は、２０度の入射角でもＲＧＢ各色の波長域光とも反射率の低下はほとんど認められない。
【００３０】
上記の説明からも明らかなように、本実施の形態においては、反射層を２つ重ね合わせることによって、反射スペクトルのピークの半値幅を広げることができるため、スクリーンに入射するプロジェクター光の角度が垂直方向から２０度と大きくずれても高コントラストの画像を表示することができ、結果的にスクリーンの視野角を広げることができる。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、請求項１の発明によれば、互いに反射ピーク位置のずれた反射スペクトルを有する２つの反射層を備えることによって、ピークの半値幅を広げることができ、スクリーンに対する入射光の角度による反射スペクトルの短波長側へのシフトに伴う画像光の反射率の低下を有効に防ぐことができる。この結果、スクリーンの視野角を広げることができる。
【００３２】
請求項９または１０の発明によれば、スクリーン基板の両面に反射層を成膜することによって、または片面に反射層を成膜したスクリーン基板を背中合わせに貼り合わせることによって、２つの反射層を備えたスクリーンを容易に製造することができ、プロジェクター光の入射角が大きくても外光にかかわらず高コントラストの画像を表示可能な視野角の広いスクリーンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーンの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】第１の反射層及び第２の反射層の各反射スペクトルとスクリーンとしての反射スペクトルを示すグラフである。
【図３】本発明のスクリーンの他の実施の形態を示す断面図である。
【図４】三原色波長域光の入射角による反射率の変化を示す図である。
【図５】先行技術にかかる投影用スクリーンを示す断面図である。
【図６】反射層の反射スペクトルを示す図である。
【図７】入射角による反射スペクトルの短波長側へのシフトを示す図である。
【図８】先行技術における三原色波長域光の入射角による反射率の変化を示す図である。
【符号の説明】
１，１００‥‥スクリーン基板、２，３，１０１‥‥反射層、４，１０２‥‥光拡散層、５，１０３‥‥保護膜、６‥‥光吸収層
【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】
2004138938.tif 000009
【図８】
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