JP2006099049A - 光学多層膜及び反射型スクリーン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学多層膜12は、高屈折率膜12H(1)と低屈折率膜12L(1)とが積層されてなり、赤色、緑色、青色の波長領域におけるそれぞれの反射率ピーク強度が略同じである反射特性を有する光学積層膜Aと、高屈折率膜12H(2)と低屈折率膜12L(2)とが積層されてなり、反射率曲線として前記緑色の波長領域にボトムがある反射特性を有する光学積層膜Bとが組み合わされてなる。
【選択図】図3
Description
いずれの方式にしても、視認性の良好なスクリーンを実現するためには、明るい画像、コントラストの高い画像が得られることが必要である。
図1に本発明の前提となる反射型スクリーンの構成を示す断面図を示す。
図1に示すように、反射型スクリーン90は、基板11上に、反射層である光学多層膜92と、光拡散層13とが順番に設けられた構成であり、さらに基板11の裏面上に光吸収層14が設けられている。
(d:目標膜厚、m:奇数、λc:波長、n:光学膜の屈折率)
反射型スクリーン10は、基板11上に、反射層である光学多層膜12と、光拡散層13とが順番に設けられた構成であり、さらに基板11の裏面上に光吸収層14が設けられている。
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。
(s1)高屈折率膜,低屈折率膜それぞれを形成するための光学膜用材料の組成を決定する。これにより高屈折率膜,低屈折率膜それぞれの屈折率nH,nLが決まる。
(s2)プロジェクタ光源を決定し、その光源スペクトルの最強輝度ピーク位置の波長を確認する。例えば、UHPランプの最強輝度ピーク位置は条件により変動する可能性があるが、波長530〜570nmの範囲内にある。
(s3)ステップs1の屈折率nH,nL、ステップs2の波長λcを使い、上式(1)に基づいて高屈折率膜,低屈折率膜それぞれの目標膜厚を設定する。
(s5)ステップs4の光学多層膜12について反射特性を測定し、所期の反射特性を示すかを判定する。
すなわち、測定結果がNGの場合、ステップs3に戻り、目標膜厚を再設定する。この場合、複数のqwot数それぞれを調整すればよく、例えば光学積層膜Bにおける反射率曲線のボトム位置をずらして反射光のRGBバランスを調整するためには偶数のqwot数について、小数点以下の数値を変化させる微調整を行うとよい。また、測定結果がOKの場合には光学多層膜完成となる。
(1)(基板11)/12H(1)/12L(1)/12H(2)/12L(2)/12H(2)のように光学積層膜A,Bそれぞれの積層数を変えた構成。
(2)(基板11)/12H(2)/12L(2)/12H(1)/12L(1)/12H(1)のように光学積層膜Bの上に光学積層膜Aを搭載した構成。
(3)(基板11)/12H(2)/12L(2)/12H(2)/12L(1)/12H(1)のように光学積層膜Bの上に光学積層膜Aを搭載し、積層数を変えた構成。
(4)(基板11)/12H(1)/12L(2)/12H(1)/12L(1)/12H(2)のように、光学積層膜Aを構成する光学膜と光学積層膜Bを構成する光学膜との配列が入れ替わった構成。
(5)(基板11)/12L(1)/12H(1)/12L(2)/12H(2)のように光学積層膜Aの積層数を変えた構成。
(s11)基板11としてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意し、当該基板11の主面(おもて面)に高屈折率用の光学膜用材料Aを所定量塗布する。ここで、光学膜用材料Aの塗布量は、上記ステップs1〜s5に基づいて設定された高屈折率膜12H(1)の目標膜厚となる量とする。
(s12)光学膜用材料Aの塗膜を乾燥後、紫外線を照射して硬化させ、所定膜厚の高屈折率膜12H(1)を形成する。
(s13)ついで、高屈折率膜12H(1)上に低屈折率用光学膜用材料Bを所定量塗布する。ここで、光学膜用材料Bの塗布量は、上記ステップs1〜s5に基づいて設定された低屈折率膜12L(1)の目標膜厚となる量とする。
(s14)その塗膜を乾燥後、熱硬化させ、所定膜厚の低屈折率膜12L(1)を形成する。これにより、高屈折率膜12H(1)と低屈折率膜12L(1)との積層構成となる。
(s15)ついで、基板11の最外層にある低屈折率膜12L(1)上にステップs11〜s12の処理を行い、高屈折率膜12H(1)を形成し、光学積層膜A(12H(1)/12L(1)/12H(1))とする。
(s17)その塗膜を乾燥後、熱硬化させ、所定膜厚の低屈折率膜12L(2)を形成する。
(s18)ついで、低屈折率膜12H(2)上に高屈折率用光学膜用材料Aを所定量塗布する。ここで、光学膜用材料Aの塗布量は、上記ステップs1〜s5に基づいて設定された高屈折率膜12H(2)の目標膜厚となる量とする。
(s19)光学膜用材料Aの塗膜を乾燥後、紫外線を照射して硬化させ、所定膜厚の高屈折率膜12H(1)を形成し、光学積層膜B(12L(2)/12H(2))とする。
これにより、光学積層膜Aと光学積層膜Bとが組み合わされた光学多層膜12となる。
実施例1における高屈折率膜用材料である塗料(I),低屈折率膜用材料である塗料(II)の組成と製造方法及びスクリーン製造方法を以下に示す。
・顔料微粒子:TiO2微粒子
(石原産業社製、平均粒径約20nm、屈折率2.48)100重量部(2.02wt%)
・結合剤:SO3Na基含有ウレタンアクリレート
(数平均分子量:350、SO3Na濃度:1×10-1 mol/g) 9.2重量部(0.19wt%)
・分散剤:ポリオキシエチレンリン酸エステル 7.5重量部(0.15wt%)
・有機溶媒:メチルイソブチルケトン(MIBK) 4800重量部(97.19wt%)
・UV硬化性樹脂:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合物
(日本化薬社製、商品名DPHA) 22重量部(0.45wt%)
・結合剤:末端カルボキシル基をもつパーフルオロブテニルビニルエーテルの重合体
100重量部(5.66wt%)
・有機溶媒:含フッ素アルコール(C6F13C2H4OH)とパーフルオロブチルアミンとの混合溶媒(混合比95:5) 1666重量部(94.34wt%)
上記結合剤と有機溶媒とを混合し、十分攪拌して塗料(II)とした。なお、塗料(II)より成膜した光学膜について、フィルメトリックス(松下インターテクノ社製)を用いて膜の屈折率を測定したところ、可視領域で平均1.34であった。
(s21)上記の通り、高屈折率膜,低屈折率膜それぞれの屈折率はnH=1.94,nL=1.34であった。
(s22)プロジェクタの光源をUHPランプとし、その光源スペクトルから求めた最強輝度ピークの波長λcは550nmであった。
(s23)ステップs21の屈折率nH,nL、ステップs22の波長λcを使い、上式(1)に基づいて図6に示す光学多層膜12の構成を前提に高屈折率膜,低屈折率膜それぞれの目標膜厚を設定した。具体的には、光学積層膜Aのqwot数を13として式(1)より目標膜厚を求め、高屈折率膜12H(1)の目標膜厚を921nm、低屈折率膜12L(1)の目標膜厚を1334nmとした。ついで、光学積層膜Bのうち、低屈折率膜12L(2)のqwot数を8、高屈折率膜12H(2)のqwot数を4として、式(1)よりそれぞれの目標膜厚を821nmm,284nmとした。
(s31)PETフィルム(厚み188μm、東レ社製、商品名U426)の主面に塗料(I)をディッピング方式で塗布した。塗料(I)の塗布量は基板11の引き上げ速度を調整して行い、目標膜厚921nmとなる量とした。
(s32)塗料(I)の塗膜を80℃で乾燥後、紫外線(UV)硬化(1000mJ/cm2)させ、高屈折率膜12H(1)を形成した。
(s33)ついで、その高屈折率膜12H(1)上に塗料(II)をディッピング方式で塗布した。塗料(II)の塗布量は基板11の引き上げ速度を調整して行い、目標膜厚1334nmとなる量とした。
(s34)塗料(II)の塗膜を室温で乾燥後、90℃で熱硬化を行い、低屈折率膜12L(1)を形成した。
(s35)低屈折率膜12L(1)上にステップs31,32と同一条件で膜形成し、高屈折率膜12H(1)を形成した。これによりPETフィルムの片面当たり3層、両面合計6層構造の光学積層膜A(おもて面;12H(1)/12L(1)/12H(1)、裏面;12H(1)/12L(1)/12H(1))が形成される。
(s37)塗料(II)の塗膜を室温で乾燥後、90℃で熱硬化を行い、低屈折率膜12L(2)を形成した。
(s38)ついで、低屈折率膜12H(2)上に塗料(I)をディッピング方式で塗布した。塗料(I)の塗布量は目標膜厚284nmとなる量とした。
(s39)塗料(I)の塗膜を80℃で乾燥後、紫外線(UV)硬化(1000mJ/cm2)させ、高屈折率膜12H(2)を形成した。
これにより、光学積層膜Aと光学積層膜Bとが組み合わされた光学多層膜12(PETフィルムの片面当たり5層、両面合計10層構造)を得た。
(s3b)他方の光学多層膜12上に光吸収層として黒色PETフィルムを貼り合わせて図6に示す反射型スクリーン20とした。
まず、UHPランプを光源としたプロジェクタ(ソニー(株)製HS20)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光のCIE1960uv色度座標を分光放射輝度計(ミノルタ製CS1000)により測定した。ついで、その座標と完全放射体軌跡との距離Δuvの値を求め、この値が小さいほど色再現良好とみなした。
実施例1における高屈折率膜12H(2)のqwot数をそれぞれ6,5.8として、目標膜厚を425,412nmとし、それ以外は実施例1と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
実施例2における光学積層膜Aのqwot数を15として、高屈折率膜12H(1)の目標膜厚を1063nm、低屈折率膜12L(1)の目標膜厚を1539nmとし、それ以外は実施例2と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
実施例1における低屈折率膜12L(1)のqwot数を9.2、低屈折率膜12L(2)のqwot数を10として、低屈折率膜12L(1)の目標膜厚を944nm、低屈折率膜12L(2)の目標膜厚を1026nmとし、それ以外は実施例1と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
実施例1において、光学膜の積層順番を変えて、PETフィルム片面当たりの5層構造を、基板11/12H(2)/12L(2)/12H(2)/12L(1)/12H(1)のように光学積層膜Bの上に光学積層膜Aを搭載し、積層数を変えた構成とした。また、高屈折率膜12H(2)のqwot数を8、低屈折率膜12L(2)のqwot数を4、低屈折率膜12L(1)のqwot数を1、高屈折率膜12H(1)のqwot数を13として、高屈折率膜12H(2)の目標膜厚を567nm、低屈折率膜12L(2)の目標膜厚を410nm、低屈折率膜12L(1)の目標膜厚を103nm、高屈折率膜12H(1)の目標膜厚を921nmとし、それ以外は実施例1と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
実施例1において、基板11直上の12H(1)を塗布せず、基板11/12L(1)/12H(1)/12L(2)/12H(2)のようにPETフィルム片面当たり4層構造の構成とした。また、低屈折率膜12L(1)のqwot数を9.1、高屈折率膜12H(1)のqwot数を13、低屈折率膜12L(2)のqwot数を10、高屈折率膜12H(2)のqwot数を6.1として、低屈折率膜12L(1)の目標膜厚を930nm、高屈折率膜12H(1)の目標膜厚を921nm、低屈折率膜12L(2)の目標膜厚を1026nm、高屈折率膜12H(2)の目標膜厚を432nmとし、それ以外は実施例1と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
実施例4において、基板11直上の12H(1)を塗布せず、基板11/12L(1)/12H(1)/12L(2)/12H(2)のようにPETフィルム片面当たり4層構造の構成とした。また、高屈折率膜12H(2)のqwot数を6.1として、高屈折率膜12H(2)の目標膜厚を432nmとし、それ以外は実施例4と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
実施例5において、基板11直上の1層目となる高屈折率膜12H(1)の構成材料をNb2O5(可視領域の平均屈折率2.30)に変更し、該高屈折率膜12H(1)のqwot数を13として、目標膜厚を771nmとした。また、2層目となる低屈折率膜12L(1)の構成材料をSiO2(可視領域の平均屈折率1.45)に変更し、該低屈折率膜12L(1)のqwot数を9.2として、目標膜厚を869nmとした。また、前記高屈折率膜12H(1)(Nb2O5)及び低屈折率膜12L(1)(SiO2)を蒸着法またはスパッタ法などのドライプロセスにより形成し、それ以外は実施例5と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
実施例1において、PETフィルム片面ごとに形成する5層ともqwot数を11として、高屈折率層(12H(1),12H(2))の目標膜厚を779nm、低屈折率層(12L(1)、12L(2))の目標膜厚を1129nmとし、それ以外は実施例1と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
比較例1におけるqwot数をそれぞれ13,15として、高屈折率層(12H(1),12H(2))の目標膜厚をそれぞれ921,1063nm、低屈折率層(12L(1)、12L(2))の目標膜厚をそれぞれ1334,1539nmとし、それ以外は比較例1と同様の条件で反射型スクリーンを作製し、評価した。
基板11(PETフィルム)上に形成される膜厚100nmのAlからなる金属膜と、該金属膜上にNb2O5からなる誘電体膜(1)、膜厚20nmのNbからなる透過性を有する光吸収薄膜、Nb2O5からなる誘電体膜(2)を順次積層した光学多層膜とを備える反射型スクリーンを作製し、評価した。このとき、誘電体膜(1),(2)それぞれのqwot数を9.4とし、該誘電体膜(1),(2)それぞれの目標膜厚を560nmとし、スパッタ法にて前記金属膜、光学多層膜を形成した。
その結果、実施例1,4及び7の光学多層膜はB波長領域において、実施例9の光学多層膜はR波長領域において、反射率40%以上の反射率ピークが2つ認められた。また、実施例5ではR及びB波長領域において、反射率40%以上の反射率ピークが2つ認められた。
また、実施例1〜4,6,7の光学多層膜は反射率比R/G,B/Gいずれも1.2以上であった。実施例5,8では反射率比R/Gが1.2以上であった。また、実施例9では反射率比B/Gが1.1以上であった。これに対して、比較例1〜4の光学多層膜は反射率比R/G,B/Gいずれも1.1未満であった。
また、実施例1〜9の反射型スクリーンのΔuv値は、いずれも0.02以下と色再現性が良好であった。これに対して、比較例1〜4の反射型スクリーンのΔuv値は、いずれも0.02を超えた大きな値となっており、色再現性が不良であった。
実施例5において、反射型スクリーンの製造方法のうち、ステップS3aで使用する粘着フィルムについてカーボン系顔料を添加することにより透過率(吸収特性)を変化させ、それ以外は実施例1と同様の条件で反射型スクリーンを作製した。ここで、使用した粘着フィルムは、実施例1と同じ透明な粘着フィルムA、カーボン系顔料をそれぞれ異なる濃度で分散させた粘着フィルムB,C,Dの4種類である。図7に、これらの粘着フィルムの分光透過率の測定結果を示す。
UHPランプを光源としたプロジェクタ(ソニー(株)製HS20)から投影サイズ;対角60インチ、縦横比;4:3として、サンプルスクリーン中央部に白色像を投射した。この投影像に対し、スクリーン中央部の輝度を分光放射輝度計(ミノルタ製CS1000)により測定した。尚、カーボン系顔料による黒色輝度の変化を測定しやすくするため、測定時に外光としてハロゲン灯を測定室内に照らし、スクリーン面における照度を20 lxとした。
また、前記白色像を投射した際の反射光について前記輝度計によりCIE1931xy色度座標を測定し、スクリーンAの白色色度(x, y)と他のスクリーンB,C,Dの色度(x’, y’)それぞれとから、次の式(2)を用いて色度差Δxyを計算した。
UHPランプを光源としたプロジェクタ(ソニー(株)製HS20)から投影サイズ;対角60インチ、縦横比;4:3として、サンプルスクリーン中央部に黒色像を投射した。この投影像に対し、スクリーン中央部の輝度を分光放射輝度計(ミノルタ製CS1000)により測定した。
その結果、光学多層膜と光拡散層とを貼り合わせる粘着フィルムに半透明層としての機能を付与することにより、色度差Δxyを0.01以内に抑えながら、任意に輝度を変化させ、黒の沈みを強調できることが確認された。
Claims (6)
- 基板上に、屈折率の異なる複数種類の光学膜が積層された複数層からなり、赤色、緑色、青色の波長領域の光に対してそれぞれ反射率ピークをもつ高反射特性を有し、前記波長領域以外の少なくとも可視波長領域に対して高透過特性を有する光学多層膜であって、
前記赤色および/または青色の波長領域における反射率ピーク強度が、前記緑色の波長領域の反射率ピーク強度よりも大きいことを特徴とする光学多層膜。 - 前記赤色および/または青色の波長領域における反射率ピーク強度が、前記緑色の波長領域の反射率ピーク強度の1.2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の光学多層膜。
- 基板上に、屈折率の異なる複数種類の光学膜が積層された複数層からなり、赤色、緑色、青色の波長領域の光に対してそれぞれ反射率ピークをもつ高反射特性を有し、前記波長領域以外の少なくとも可視波長領域に対して高透過特性を有する光学多層膜であって、
前記赤色および/または青色の波長領域における反射率40%以上の反射率ピークが、複数存在することを特徴とする光学多層膜。 - 屈折率の異なる複数種類の光学膜が積層された複数層からなり、赤色、緑色、青色の波長領域におけるそれぞれの反射率ピーク強度が略同じである反射特性を有する光学積層膜Aと、
屈折率の異なる複数種類の光学膜が積層された複数層からなり、反射率曲線として前記緑色の波長領域にボトムがある反射特性を有する光学積層膜Bとが組み合わされてなることを特徴とする光学多層膜。 - 光源からの光を反射して画像を表示する反射型スクリーンにおいて、
請求項1〜4のいずれか一に記載の光学多層膜と、該光学多層膜の透過光を吸収する光吸収層と、前記光学多層膜の最外層上に該光学多層膜が反射した光を拡散させる光拡散層とを備えることを特徴とする反射型スクリーン。 - 前記光源は、高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項5に記載の反射型スクリーン。
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