JP2011133608A - 反射スクリーンおよび反射スクリーンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクターを反射スクリーンの斜め方向に配置した場合であっても、斜め方向からの光を反射スクリーンの前方の観察側により多く反射させ、投影画像のコントラストを向上させることができる反射スクリーンを提供する。
【解決手段】スクリーン基板の中心より、前記スクリーン基板の観察面の法線に対して垂直方向にずれた位置から、前記観察面に斜めに投射された投射光を、観察側に反射する反射スクリーンであって、前記観察面に複数の凹部が形成され、前記凹部の凹面の少なくとも前記投射光が投射される部位に反射膜が形成され、少なくとも前記反射部を含む前記凹面に透明保護膜が形成されている反射スクリーン。
【選択図】図３

Description

本発明は、反射スクリーンおよび反射スクリーンの製造方法に関する。

従来から、投影画像を反射させて観察可能にする反射スクリーンが知られている。このような反射スクリーンとして、スクリーン基板の前面側に同一形状の多数の凸状の単位形状部が２次元的に規則的に配置され、凸状の単位形状部の投影光入射方向に向かう一部の表面部分にのみに反射面が形成されている反射スクリーンが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２１５１６２号公報

しかしながら、上記従来の反射スクリーンは、単位形状部が反射スクリーンの垂直方向に一直線に隣接して設けられているため、例えば、プロジェクターをスクリーンの前方の斜め下方側に配置し、プロジェクターからスクリーンに向けて斜め上方に投影画像を照射した場合、投影画像のコントラストが低下するという課題がある。

上記のように、プロジェクターからスクリーンに向けて斜め方向に投影画像を照射した場合、プロジェクターからの投影光が、プロジェクターに近い単位形状部よって遮られ、プロジェクターに遠い単位形状部に十分な光が到達しない。このため、プロジェクターからの投影光が反射スクリーン前方の観察者側に十分に反射されず、投影画像のコントラストが低下してしまう。

そこで、この発明は、プロジェクターを反射スクリーンの斜め方向に配置した場合であっても、斜め方向からの光を反射スクリーンの前方の観察側により多く反射させ、投影画像のコントラストを向上させることができる反射スクリーンを提供するものである。

本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。

〔適用例１〕本適用例の反射スクリーンは、スクリーン基板の中心より、前記スクリーン基板の観察面側の法線に対して垂直方向にずれた位置から、前記観察面に斜めに投射された投射光を、観察側に反射する反射スクリーンであって、前記スクリーン基板の前記観察面側に複数の凹部が形成され、前記凹部の凹面の少なくとも前記投射光が投射される部位に反射部が形成され、少なくとも前記反射部を含む前記凹面に透明保護膜が形成されていることを特徴とする。

上述の適用例によれば、スクリーン中心からスクリーン法線に対して垂直方向、すなわちスクリーンの面に沿って中心からずれた位置に投射源となるプロジェクターを配置し画像を投射しても、スクリーン基板の凹部に形成された反射部をプロジェクターからの投射光の投射範囲に形成するため、映像の観察者、すなわち観察側に向かって多くの投射光を反射させることが出来る。このことは、観察側から見える反射光、すなわち投射画像のコントラストを強くすることができ、観察側（観察者）により鮮明な反射光（映像）を見せることが出来る。

また、反射部が凹部の形状に沿って凹状に形成されているので、反射スクリーンの外縁部に照射された投影光を反射スクリーンの法線方向により近い方向に反射させ、投影画像のコントラストを向上させることができる。

〔適用例２〕上述の適用例において、前記スクリーン基板は、少なくとも前記反射部の非形成領域が光を吸収可能に形成されていることを特徴とする。

上述の適用例によれば、反射部が凹部の形状に沿って凹状に形成されているので、投射光をスクリーン基板の観察側に反射させると共に、反射部の非形成領域で外光を吸収し、投射画像のコントラストを向上させることができる。

〔適用例３〕上述の適用例において、前記反射部がＡｌ膜で形成されていることを特徴とする。

上述の適用例によれば、安価で様々な素材との密着性能が高く、反射性能の優れた反射膜を備える反射スクリーンを得ることができる。

〔適用例４〕上述の適用例において、前記透明保護膜が酸化ケイ素で形成されていることを特徴とする。

〔適用例５〕上述の適用例において、前記透明保護膜が１０ｎｍ以上２２５ｎｍ以下であることを特徴とする。

上述に適用例によれば、透明且つ高硬度の皮膜を得ることができ、１０ｎｍ〜２２５ｎｍの範囲で酸化ケイ素膜を形成することで、スクリーン基板およびＡｌ反射膜との密着性に優れた保護膜を備える反射スクリーンを得ることができる。

〔適用例６〕本適用例の反射スクリーンの製造方法は、スクリーン基板の中心より、前記スクリーン基板の観察面側の法線に対して垂直方向にずれた位置から、前記観察面に斜めに投射された投射光を、観察側に反射する反射スクリーンの製造方法であって、前記観察面側に複数の凹部が形成された前記スクリーン基板の前記凹部の凹面に反射膜を成膜し反射部を形成する反射部形成工程と、少なくとも前記反射部を含む前記凹面に透明保護膜を成膜する保護膜形成工程と、を含み、前記反射部形成工程は、蒸着により前記反射膜を成膜し、前記スクリーン基板の中心より、前記スクリーン基板の前記観察面の法線に対して垂直方向にずれた位置に前記反射膜の蒸着源を載置することを特徴とする。

上述の適用例によれば、スクリーン基板の凹部における投射光の投射される範囲に選択的に反射膜素材を蒸着することができる。すなわち、投射光が投射されない範囲には、反射膜が形成されない部位が生じるが、実質的に投射光が到達しない範囲であり、観察側への投射画像への影響を及ぼさない。よって、最小必要限度の反射膜原料を用いることで、上述の高いコントラストの投射画像を実現する反射スクリーンを得ることができる。

〔適用例７〕上述の適用例において、前記保護膜形成工程は、蒸着により前記透明保護膜を成膜し、前記反射膜の前記蒸着源の載置位置と同位置に前記透明保護膜の蒸着源を載置することを特徴とする。

上述の適用例によれば、反射膜上への保護膜形成を確実に行うことができ、耐擦傷性が低いＡｌ膜表面を保護できる保護膜を形成した反射スクリーンを得ることができる。

実施形態にかかる反射スクリーンと光源との位置関係を示す模式図。 実施形態における反射スクリーンの正面図。 実施形態における反射スクリーンの（ａ）は断面図、（ｂ）は部分拡大図。 実施形態における保護膜が形成された反射部の反射率と保護膜の膜厚の関係を示すグラフ。 実施形態における蒸着装置を示す概略断面図。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。

（実施形態）
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、図面においても指示するが、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。鉛直面内における所定方向をＸ軸方向、鉛直面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向をＺ軸方向とする。

図１に示すように、反射スクリーン１００は、反射スクリーン１００の観察面１００ａの中心点Ｃを通る法線ＮＬに対して垂直方向（Ｙ軸方向）にずれた位置に配置された光源Ｐから、観察面１００ａに向けて斜めに射出された投射光Ｌｐを、反射スクリーン１００の観察側（Ｚ軸正方向側）に反射するものである。反射スクリーン１００は、法線ＮＬがＺ軸と平行になるように配置されている。

図２および図３に示すように、反射スクリーン１００はスクリーン基板１０の観察面１００ａ側に半球状の凹部１１が複数備えられている。凹部１１は、スクリーン基板１０の厚み方向（Ｚ方向）に窪み、略同一径の球状面に形成されている。凹部１１の直径としては、例えば２０μｍ〜２００μｍ程度に形成されている。また、凹部の形状は球状面を有するものであれば、半球状ではなく、半楕円球状、円錐状、扇型、またはこれらの組み合わせであってもよい。

スクリーン基板１０は、例えば、樹脂等の可撓性を有する材料によって形成されている。また、スクリーン基板１０は、例えば、染色等によって全体が黒色の光吸収材によって着色され、可視光を吸収可能に形成されている。

また、図２に示すように、スクリーン基板１０の垂直方向（Ｙ方向）に隣接する凹部１１、１１は、スクリーン基板１０の水平方向（Ｘ方向）にずれた状態で配置され、複数の凹部１１が格子状に配列されていることが好ましい。

本実施例の反射スクリーンの断面図を示す図３（ａ）、および図３（ａ）のＡ部の部分拡大を模式的に示す図３（ｂ）のように、凹部１１の内壁面には観察面１００ａのＹ方向斜め方向に配置される光源Ｐからの投射光Ｌｐが到達する部位に反射部１２が形成されている。この反射部１２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の反射性を有する材料によって、膜厚が１０ｎｍ〜５μｍとなるように成膜されている。

反射部１２は凹部１１の内壁面の一部分に形成され、この反射部１２は光源Ｐからの距離が大きくなるに従い、形成面積が小さくなっている。つまり、スクリーン基板１０の上部側（光源Ｐから遠ざかった部分）では、スクリーン基板１０の下方側（光源Ｐに近い部分）に比べて、反射部１２の形成面積は小さい。すなわち、光源Ｐからの投射光Ｌｐは、凹部１１の縁部１１ａの光源Ｐ側に遮られ、投射光Ｌｐ到達する領域がスクリーンの上方（光源Ｐから遠い部分）で少なくなるためである。

従って、反射部は光源Ｐからの投射光Ｌｐが、凹部１１において到達する領域に形成されていることで、効率よく投射光Ｌｐを反射することができる。

また、反射部１２を覆うように凹部１１に内壁部に保護膜１３が形成されている。保護膜１３は反射部１２を形成する、例えばＡｌ膜の場合に表面硬度が低く、埃等を含む汚れを拭取る際に、微細な傷が付きやすく、著しく反射性能を劣化させることとなる。この、傷付を防止し、合わせてスクリーン基板１０への密着性をより強固にするために、保護膜１３を少なくとも反射部１２を覆うように形成する。

保護膜１３は、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）膜により形成することが好ましく、上述のように反射部１２を覆うだけでなく、凹部１１の内壁面の全面に形成しても良い。保護膜１３の膜厚としては１０ｎｍ以上２２５ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ〜３０ｎｍもしくは１４０ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましい。すなわち、アルミニウム膜の反射部１２を覆うように酸化ケイ素の保護膜１３を形成した場合に、反射部１２と保護膜１３とが形成される部位の反射率は、図４の矢印範囲で示す１０ｎｍ〜３０ｎｍもしくは１４０ｎｍ〜２００ｎｍにおいて高い値を実現しており、これにより投射光Ｌｐの多くを観察側に反射することができる。なお、保護膜１３に窒化ケイ素（ＳｉＮ）を適用することも可能である。

また、凹部１１の内壁面には、反射部１２の形成範囲外に、光吸収面１４が形成されている。光吸収面１４は、スクリーン基板１０の基材を黒色にすること、または凹部１１の内壁面にブラックカーボン粉末などの光吸収性材料を塗布するなどの方法で得られる。光吸収面１４は図３（ｂ）にも示すように、凹部１１の内壁面における反射部１２の非形成範囲（波型矢印範囲）である。

そして、スクリーン基板１０の観察面１００ａ上には、凹部１１を充填するように保護層１５が形成されている。保護層１５は、例えば、樹脂などの可撓性を有する材料で形成されている。さらに、保護層１５の上で、スクリーン基板１０の観察面１００ａ側の最表面には、反射防止層１６が形成されている。反射防止層１６は、保護層１５と同様な材料で形成されている。そして、保護層１５の表面での投影光または外光などの反射を防止するように、保護層１５と反射防止層１６とは屈折率が調整されている。

次に、図３によって、映像を映し出す反射スクリーンの作用について説明する。反射スクリーン１００の観察面１００ａの法線に対して垂直方向（Ｙ軸方向）にずれた位置に配置されたプロジェクターなどの光源Ｐから、観察面１００ａに向けて斜めに投影光Ｌｐが投射される。

このような、観察面１００ａに対して斜めに入射した投影光Ｌｐは、反射防止層１６に入射し、反射防止層１６を透過して保護層１５に入射する。このとき、反射防止層１６は保護層１５との間で屈折率が調整されているので、反射防止層１６を透過した投影光Ｌｐが保護層１５の表面での反射が防止される。

保護層１５に入射した投影光Ｌｐは、保護層１５を透過して凹部１１内に形成された保護膜１３を透過し反射部１２に到達する。反射部１２に到達した投影光Ｌｐは、反射部１２によって反射スクリーン１００の観察側（Ｚ方向）に反射光Ｌｒが反射される。

一方、反射スクリーン１００の観察面１００ａには、投影光Ｌｐのほかに反射スクリーン１００の上方から外光Ｌｏが入射する。観察面１００ａに入射した外光Ｌｏは、反射防止層１６に入射して、反射防止層１６を透過して保護層１５に入射する。外光Ｌｏは反射防止層１６が形成されているため、保護層１５の表面で観察側に反射することが防止される。

そして、保護層１５の表面に到達した外光Ｌｏは、保護層１５を透過して凹部１１に入射し、凹部１１の光吸収面１４に到達する。そして、凹部１１の光吸収面１４に到達した外光Ｌｏは光吸収面１４に吸収される。このように、本実施形態の反射スクリーン１００は、観察面１００ａに対して斜めからの投影光Ｌｐが入射した場合には、コントラストの高い映像を映し出すことができる。

（反射スクリーンの製造方法）
次に、本実施形態の反射スクリーンの製造方法、特に反射部１２および保護膜１３の成膜方法について説明する。本実施形態における反射部１２、および保護膜１３の形成を蒸着法により成膜する方法を説明するが、その他の成膜方法としてスパッタリング等により成膜も可能である。

図５は本実施形態のすでに凹部１１を複数形成したスクリーン基板１０を収納した、蒸着装置を模式的に現した断面図である。蒸着装置２００は内部を減圧状態にし、被蒸着物を収納するドーム２０と、図示しない真空ポンプ、電源装置等を備える基台３０とを備える。

ドーム２０の内部には蒸着源を収納し、蒸着源を過熱溶融する第１るつぼ４０ａと第２るつぼ４０ｂとを備える。また第１るつぼ４０ａ、あるいは第２るつぼ４０ｂが後述のように蒸着源を蒸散させるとき、不要部位への蒸散を防ぐ遮蔽板５０を備える。但し、遮蔽板を備えなくても被蒸着物への蒸着は可能である。

被蒸着物のスクリーン基板１０は、蒸着装置２００の容量によって複数個が同時にラック６０に固定され、ラック６０は図示しない駆動装置によって蒸着中は回転し、蒸着膜を均一に形成する。このとき、スクリーン基板１０が蒸着源を収納したるつぼ４０ａ、あるいは４０ｂをスクリーン基板１０の法線に対して垂直方向にずれた位置、すなわち図３（ａ）におけるＹ方向にずれた位置となるように、ラック６０の位置、形状を設定する。

蒸着時は、先ず反射部１２を形成する部材、例えばアルミニウムを第１るつぼ４０ａに、保護膜１３を形成する部材の酸化ケイ素を第２るつぼ４０ｂに載置する。次にドーム２０内を減圧し、真空状態として第１るつぼ４０ａを加熱し蒸着源を溶融し、蒸散させスクリーン基板１０に蒸着する。

反射部１２の蒸着の終了を確認し、次に第２るつぼ４０ｂを図示しない移動装置により所定の位置に移動させる。このとき、第１るつぼ４０ａは退避している。そして、同様に第２るつぼ４０ｂを加熱し蒸着源の酸化ケイ素を溶融し、蒸発させ先に蒸着した反射部１２の反射膜上に保護膜として酸化ケイ素膜を蒸着する。

上述の蒸着方法は、いわゆる斜方蒸着であり、斜め方向からの蒸着により、本実施形態の斜め方向からの投射光Ｌｐを効率よく反射する反射部１２の反射膜を、投射光Ｌｐの投射範囲に効率よく形成することができる。

また、上述の本実施形態の蒸着方法では保護膜１３の酸化ケイ素膜も斜方蒸着によって形成することを説明したが、これに限定されず一般的なスクリーン基板１０の観察側方向に蒸着源が来るように反射スクリーン１０を載置し、凹部１１全面に保護膜１３の酸化ケイ素膜が形成されても良い。

しかし、上述の保護膜１３も反射部１２に反射膜形成と同様に斜方蒸着とすることで、同じ蒸着装置２００内での蒸着加工が可能となり、加工時間の短縮、ドーム２０内部の真空環境の維持、ラック６０へのスクリーン基板の取り外し回数の削減等、加工工数の大幅な削減が図られ、コストダウンと高品質維持が実現できる。

上述の蒸着により反射部１２と保護膜１３が形成されたスクリーン基板１０に、保護層１５と、保護層１５上に反射防止層１６を形成して、反射スクリーン１００が完成する。保護層１５と反射防止層１６は、原料樹脂成分を溶剤により溶解した原料液をスピンコート法、スプレー法などにより積層し、乾燥工程を経て形成することができる。

上述の本実施形態の反射スクリーンは、斜方蒸着により光源Ｐからの投射光を効率よく、しかも高いコントラストの反射光を観察側に反射させるものであり、光源Ｐとなるプロジェクターを通常室内照明下においても鮮明な画像を観察者に提供する。

なお、上述の実施形態の説明における図３（ａ）および（ｂ）の、反射部１２を形成するＡｌ膜、ならびに保護膜１３は凹部１１の凹面内において端面を備えるように作図されているが、説明上の各部の位置関係を明確にするためのものである。実際の各部の成膜においては、凹面内の端部近傍において、膜厚が略０（ゼロ）になるように徐々に薄くなる。

１０…スクリーン基板、１１…凹部、１２…反射部、１３…保護膜、１４…光吸収面、１５…保護層、１６…反射防止層、１００…反射スクリーン。

Claims (7)

1. スクリーン基板の中心より、前記スクリーン基板の観察面側の法線に対して垂直方向にずれた位置から、前記観察面に斜めに投射された投射光を、観察側に反射する反射スクリーンであって、
   前期スクリーン基板の前記観察面側に複数の凹部が形成され、
   前記凹部の凹面の少なくとも前記投射光が投射される部位に反射部が形成され、
   少なくとも前記反射部を含む前記凹面に透明保護膜が形成されている、
   ことを特徴とする反射スクリーン。
2. 前記スクリーン基板は、少なくとも前記反射部の非形成領域が光を吸収可能に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の反射スクリーン。
3. 前記反射部がＡｌ膜で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の反射スクリーン。
4. 前記透明保護膜が酸化ケイ素で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の反射スクリーン。
5. 前記透明保護膜が１０ｎｍ以上２２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の反射スクリーン。
6. スクリーン基板の中心より、前記スクリーン基板の観察面側の法線に対して垂直方向にずれた位置から、前記観察面に斜めに投射された投射光を、観察側に反射する反射スクリーンの製造方法であって、
   前記観察面側に複数の凹部が形成された前記スクリーン基板の前記凹部の凹面に反射膜を成膜し反射部を形成する反射部形成工程と、
   少なくとも前記反射部を含む前記凹面に透明保護膜を成膜する保護膜形成工程と、を含み、
   前記反射部形成工程は、蒸着により前記反射膜を成膜し、前記スクリーン基板の中心より、前記スクリーン基板の前記観察面の法線に対して垂直方向にずれた位置に前記反射膜の蒸着源を載置する、
   ことを特徴とする反射スクリーンの製造方法。
7. 前記保護膜形成工程は、蒸着により前記透明保護膜を成膜し、前記反射膜の前記蒸着源の載置位置と同位置に前記透明保護膜の蒸着源を載置する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の反射スクリーンの製造方法。

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