スクリーンおよび成形型の製造方法。
【課題】明るさを向上させたスクリーンを提供すること。
【解決手段】投射光を反射する入射面１１を有するスクリーン１であって、入射面１１には、複数のレンズ要素２１が配置され、複数のレンズ要素２１は、１／４球状の球面２１Ａを有し、球面２１Ａは、投射光の光源に向けて形成され、球面２１Ａの投射光が投射される部分には、投射光を反射する反射部２１Ｂが形成されている。これにより、入射面における反射部の面積を拡大することができるので、スクリーンの明るさを向上できる。
【解決手段】投射光を反射する入射面１１を有するスクリーン１であって、入射面１１には、複数のレンズ要素２１が配置され、複数のレンズ要素２１は、１／４球状の球面２１Ａを有し、球面２１Ａは、投射光の光源に向けて形成され、球面２１Ａの投射光が投射される部分には、投射光を反射する反射部２１Ｂが形成されている。これにより、入射面における反射部の面積を拡大することができるので、スクリーンの明るさを向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンおよびスクリーン成形用の成形型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターから投射された画像（投射光）を正面側に位置する観察者に向けて反射させて、当該画像を表示するスクリーンが知られている。このようなスクリーンとして、下側から斜方入射される投射光を正面に反射させるスクリーンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたスクリーンは、投射光が入射される観察面の垂直方向、及び水平方向に沿って配置され、かつ、半球状の球面を有する微細な凹部又は凸部を複数有する。このうち、凹部においては、当該凹部の球面におけるプロジェクターの設置位置から離れた領域に反射膜が形成されており、当該反射膜にて、入射された光を入射面の法線方向に反射させる。これにより、当該法線方向に設定された観察位置に位置する観察者により、投射光、すなわち画像が視認される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたスクリーンでは、観察面に凹部を密に配置することで、観察面において反射膜が形成された面積を拡大させているものの、依然として明るさが不足しているという問題がある。
このため、明るさをより向上できるスクリーンの構成が要望されてきた。
【０００５】
本発明は、明るさを向上させたスクリーンおよびスクリーン成形用の成形型の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するために、本発明のスクリーンは、光が入射される入射面を有するスクリーンであって、前記入射面には、凹状のレンズ要素が所定方向に沿って複数配置され、それぞれの前記レンズ要素は、前記光の出射位置に対して向かう１／４球状の球面を有し、前記球面における前記光が入射される領域には、当該光を所定方向に反射させる反射部が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、１／４球状の球面とは、１／４球の球面だけでなく、それに近似するものも含む。
例えば、１／４球においては、２つの面（球面状でない２つの隣り合う面）の交差角度は９０度であるが、この交差角度が例えば８０度以上１００度以下等に設定された略１／４球状の球面等も含むものである。また、１／４球においては、２つの断面は半円状となるが、この断面形状を中心角が例えば１２０度以上２４０度以下の扇形に形成された略１／４球状の球面等も含むものである。
【０００８】
ここで、前述の特許文献１に記載のスクリーンにおいて、観察面に配列された半球状の球面を有する凹部（レンズ要素）に形成される反射膜（反射部）の位置は、前述のように、当該球面において光の入射位置から離れた側の位置である。具体的に、当該反射膜の形成位置は、光の入射位置がスクリーンの正面側下方である場合には、球面における上側の曲面部分である。そして、凹部において反射膜が形成されない部分は、光の反射に寄与しない。
【０００９】
これに対し、本発明では、スクリーンの入射面には、１／４球状の球面を有する凹状のレンズ要素が複数配列されている。これによれば、１／４球状の球面を、従来の半球状の球面と同じ半径で形成する場合、スクリーンの入射面を正面視した場合の１つ当たりのレンズ要素の面積は、従来のレンズ要素より小さくすることができる。このため、半球状の曲面を有するレンズ要素を入射面に配列する場合に比べ、レンズ要素の配列数を増加させることができる。従って、従来のスクリーンに比べて、入射面の面積に対する反射部の面積の割合を増加させることができ、スクリーンの明るさを向上させることができる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、各レンズ要素は、当該レンズ要素の球面が光の出射位置に対して向かうように配置されている。そのため、各レンズ要素は、当該出射位置から出射された光を、当該球面に設けられた反射部に適切に入射させることができ、各反射部に入射された光を所定方向に効率よく反射させることができる。
【００１１】
本発明では、前記入射面を有するスクリーン基材を備えて構成され、前記スクリーン基材は、黒色素材で形成されていることが好ましい。
ここで、従来の半球状の球面を有するレンズ要素では、反射部が形成された領域以外の領域に光吸収層を形成し、各レンズ要素により所定方向に反射させる光とは異なる光（余分な光であり、例えば外光）を吸収させることで、当該異なる光が所定方向に反射されることを抑制する構成が提案されている。しかしながら、当該レンズ要素に比べて、１／４球状の球面を有するレンズ要素では、当該レンズ要素の開口面積が小さいため、反射部が形成された領域以外の領域に上記光吸収層を形成することが困難である。
【００１２】
これに対し、本発明によれば、入射面に入射される上記異なる光を、スクリーン基材自体により吸収することができ、当該異なる光が所定方向に出射されることを抑制できる。このため、画像を形成する光が入射される場合に、上記異なる光により、当該画像のコントラストが低下することを抑制できる。更に、上記光吸収層を入射面に形成する手間を省くことができるので、スクリーンの製造工程が煩雑化することを抑制できる。
【００１３】
本発明では、それぞれの前記レンズ要素は、互いに隣接して配置されていることが好ましい。
本発明によれば、入射面において、各レンズ要素が密に配置されるので、当該入射面の面積に対する反射部の面積の割合を更に増加させることができ、これにより、スクリーンの明るさをさらに向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の成形型の製造方法は、入射された光を反射させるスクリーンを成形するための成形型の製造方法であって、原板に対して複数の溝を形成する溝形成工程と、前記複数の溝が形成された前記原板表面および前記複数の溝内に、マスク層を形成するマスク層形成工程と、前記マスク層における前記溝近傍の位置に、前記原板を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部からエッチング液を浸透させて前記基材をエッチングして、前記原板の厚さ方向の断面が前記溝とともに１／４球状となる球面を前記原板に形成する球面形成工程と、前記マスク層及び前記エッチング液を前記原板から除去する除去工程と、前記原板の表面形状を転写して、当該原板に形成された前記球面に応じた凸状の球面を有する成形型を製造する成形型製造工程と、を実施することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、溝形成工程にて、１／４球状の球面の一部を構成する溝が形成され、マスク層形成工程にて、当該溝内及び原板表面にマスク層が形成される。この後、開口部形成工程にて、マスク層における溝近傍に開口部が形成され、球面形成工程にて、当該開口部からエッチング液が注入されて、エッチング処理が行われる。この球面形成工程では、開口部から露出する原板の表面形状が維持されたまま、当該開口部に応じた領域が下方に浸食されるとともに、当該領域の周縁から外側に凹曲面状に広がるように原板が浸食される。この際、溝の形成位置とは反対側の原板の浸食はそのまま進行するが、溝の形成位置側の原板の浸食は、溝内に形成されたマスク層に沿って下方に進行する。そして、除去工程により、マスク層及びエッチング液を原板から除去することにより、原板に１／４球状の球面、すなわち、前述のスクリーンのレンズ要素に応じた球面を形成できる。このような球面が形成された原板を用いて、前述のスクリーンを成形するための成形型を製造できる。
なお、上記本発明の成形型の製造方法にて製造された成形型を用いて前記球面をスクリーン基材に転写する転写工程と、前記スクリーン基材に転写された前記球面における光が入射される領域に、当該光を所定方向に反射させる反射部を形成する反射部形成工程と、を実施することで、前述の効果を奏するスクリーンを大量に、かつ、簡易に、製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクリーンを示す正面図。
【図２】前記実施形態におけるスクリーンの縦断面図。
【図３】前記実施形態におけるスクリーンの一部を拡大して示す拡大正面図。
【図４】（Ａ）前記実施形態における原板製造工程（溝形成手順）を示す図。 （Ｂ）前記実施形態における原板製造工程（溝形成手順）を示す図。 （Ｃ）前記実施形態における原板製造工程（マスク層形成手順）を示す図。 （Ｄ）前記実施形態における原板製造工程（開口部形成手順）を示す図。 （Ｅ）前記実施形態における原板製造工程（球面形成手順）を示す図。 （Ｆ）前記実施形態における原板製造工程（除去手順）を示す図。
【図５】（Ａ）前記実施形態における成形型製造工程（型形成手順）を示す図。 （Ｂ）前記実施形態における成形型製造工程（剥離手順）を示す図。
【図６】本発明の実施形態の変形に係るスクリーンの一部を拡大して示す拡大正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔スクリーンの全体構成〕
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るスクリーン１を示す正面図である。
本実施形態に係るスクリーン１は、正面側下方に位置するプロジェクター（図示省略）から入射面１１に斜方入射される光を当該入射面１１の法線方向に反射して、当該法線方向に設定された観察位置にて視認される画像（当該光により形成される画像）を表示するものである。
このスクリーン１は、図１に示すように、正面視略長方形状に形成されたスクリーン基材１０を備えて構成され、当該スクリーン基材１０の正面は、プロジェクターからの光が入射される入射面１１である。
このスクリーン基材１０は、本実施形態では、黒色素材で形成されており、当該黒色素材としては、染色や着色材の配合等によって全体が黒色に着色された黒色樹脂シートなどが挙げられる。このように、黒色素材により形成されたスクリーン基材１０を用いることで、プロジェクターから入射される光以外の光（例えば、外光）をスクリーン基材１０自体で吸収できる。
【００１８】
入射面１１には、当該入射面１１の延長面１１Ａ上に予め設定された基準点Ｐ１を中心とする同心円（真円及び楕円を含む）の一部を構成する円弧状の仮想の基準線（図示省略）が複数設定され、当該基準線に沿って、複数のレンズ要素２１が配置されている。このため、入射面１１には、当該基準線に沿い、かつ、複数のレンズ要素２１により構成されるレンズ列Ｌ１が複数設けられる。
なお、図１においては、レンズ列Ｌ１のうち、代表的なレンズ列Ｌ１を図示しているが、実際には、より細かい間隔でレンズ列Ｌ１は形成されている。また、図１において図示されたレンズ列Ｌ１の符号も一部省略している。また、本実施形態では、基準点Ｐ１は、入射面１１の中心点Ｃを通り、かつ、鉛直方向に沿う仮想の直線である中心線ＶＬ上に設定されている。
【００１９】
〔レンズ要素の構成〕
図２は、基準点Ｐ１からの放射方向におけるスクリーン１の縦断面図であり、図３は、入射面１１の一部を拡大して示す部分拡大図である。
レンズ要素２１は、それぞれ、プロジェクターから入射される光を、前記法線方向に反射させるレンズとして機能する。このようなレンズ要素２１は、１／４球状の球面２１Ａを有している。このため、基準点Ｐ１からの放射方向に沿ってレンズ要素２１を断面視した場合、当該レンズ要素２１は、１／４円状に表され、レンズ要素２１を正面視した場合、当該レンズ要素２１は、半円状に表される。
【００２０】
このような球面２１Ａは、光の出射位置（例えば、スクリーンを設計する上でのプロジェクターの予定設置位置）に対向するように配置される。換言すると、各レンズ要素２１は、球面２１Ａが当該出射位置に対向するように形成される。このため、球面２１Ａは、当該出射位置に対向するように、レンズ要素２１内の上側に位置する。
【００２１】
このような球面２１Ａには、反射部２１Ｂが形成されている。具体的には、当該反射部２１Ｂは、球面２１Ａにおいて、入射された光を入射面１１の法線方向に反射可能な領域（有効反射領域）を含む領域内に形成されている。このような反射部２１Ｂは、高反射性を有する白色塗料をスプレーなどで塗布するか、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）を斜方から蒸着するなどして形成される。
【００２２】
以上説明したレンズ要素２１は、基準点Ｐ１から離れた位置に形成されているものほど、当該基準点Ｐ１からの法線方向における寸法が大きくなるように形成されている。このレンズ要素２１の半径は、本実施形態では、２０μｍ以上２００μｍ以下に設定されている。
また、各レンズ要素２１は、図３に示すように、互いに隣接するように密に形成されている。このように１／４球状の球面２１Ａを有するレンズ要素２１が配列されることにより、半球面状の球面を有するレンズ要素が配列された従来のスクリーンと比べて、レンズ要素２１をより密に入射面１１に配置できる。そして、これにより、入射面１１の面積に対する反射部２１Ｂの面積（詳しくは、有効反射領域の面積）の割合を増加させることができ、従来のスクリーンに比べて、スクリーン１の明るさを向上できる。
【００２３】
〔レンズ要素の配置〕
ここで、レンズ要素２１の配置について詳細に説明する。
各レンズ列Ｌ１において、基準点Ｐ１からの放射方向に隣り合う２列間の寸法（以下「縦ピッチ」という場合がある）は、当該基準点Ｐ１から離れるに従って、次第に大きくなる。このため、各レンズ列Ｌ１において、基準点Ｐ１に近い２つの隣り合う２列間の寸法より、当該基準点Ｐ１から離れた２つの隣り合う２列間の寸法の方が大きい。
また、各レンズ列Ｌ１においては、基準点Ｐ１及び入射面１１の中心点Ｃを結ぶ仮想の直線である中心線ＣＬと、基準点Ｐ１からの放射方向との角度θが大きくなるに従って、縦ピッチは大きくなる。このため、当該角度θが小さい位置である中心線ＣＬ近傍の隣り合う２列間の寸法より、当該角度θが大きい位置である入射面１１の隅部近傍の隣り合う２列間の寸法は大きい。
【００２４】
次に、同じレンズ列Ｌ１上のレンズ要素２１の配置について説明する。
同じレンズ列Ｌ１上の隣り合うレンズ要素２１間の寸法（当該列の延出方向の寸法。以下「横ピッチ」という場合がある）は、基準点Ｐ１から離れるに従って次第に大きくなる。このため、基準点Ｐ１に近いレンズ列Ｌ１における２つの隣り合うレンズ要素２１間の寸法より、当該基準点Ｐ１から離れたレンズ列Ｌ１における２つの隣り合うレンズ要素２１間の寸法の方が大きい。
また、レンズ要素２１の同じレンズ列Ｌ１における横ピッチは、中心線ＣＬと、基準点Ｐ１からの放射方向との角度θが４５度となる位置で最大となり、当該角度が４５度から小さくなるに従って、及び、４５度から大きくなるに従って、小さくなる。このため、あるレンズ列Ｌ１においては、中心線ＣＬ近傍及び入射面１１の隅部近傍のレンズ要素２１間の寸法が最小となり、角度θが４５度となる位置に配置されたレンズ要素２１間の寸法が最大となる。
【００２５】
ここで、基準点Ｐ１から離れるに従って、横ピッチを増大させる理由について説明する。
前述したように、角度θの増大に従って縦ピッチを増大させると、基準点Ｐ１から、あるレンズ要素２１の中心を結ぶ直線と、当該レンズ要素２１が位置するレンズ列Ｌ１の接線に対する垂線との角度にずれが生じる。この角度ずれは、基準点Ｐ１から離れるほど大きくなり、また、中心線ＣＬから離れるほど大きくなる。このため、角度θが同一となる位置であっても、基準点Ｐ１に近い位置に形成されたレンズ要素２１と、当該基準点Ｐ１から離れた位置に形成されたレンズ要素２１とで、入射される光を入射面１１の法線方向に適切に反射させる領域（前述の有効反射領域）の位置がずれる。
これに対し、基準点Ｐ１から離れるに従って横ピッチを増大させることで、有効反射領域のずれに応じてレンズ要素２１を配置できる。
【００２６】
また、各レンズ列Ｌ１において、角度θが４５度となる位置に形成された隣り合う２つのレンズ要素２１間の寸法（横ピッチ）が最大となり、角度θが４５度より増加及び減少するに従って、当該横ピッチが減少するように設定されている。
これによっても、前述の横ピッチの設定と同様に、有効反射領域のずれに応じてレンズ要素２１を配置できる。
なお、横ピッチを最大とする角度θは、スクリーン１の大きさやプロジェクターとの位置関係等により変化する場合があり、本実施形態のように４５度に限らない。
【００２７】
〔スクリーンの製造方法〕
次に、前述のスクリーン１の製造方法について説明する。
当該製造方法では、原板を製造する原板製造工程、この原板を用いて成形型を製造する成形型製造工程、この成形型を用いてスクリーンを成形するスクリーン成形工程を順に経てスクリーン１が製造される。
【００２８】
〔原板製造工程〕
図４は、原板製造工程を示す模式図であり、製造される原板５の厚さ方向の断面をそれぞれ示す図である。この断面は、後に形成されるスクリーン１の縦断面に対応する方向で見たものである。
原板製造工程は、溝形成手順と、マスク層形成手順と、開口部形成手順と、球面形成手順と、除去手順と、を実施する。
【００２９】
・溝形成手順
溝形成手順では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、レンズ要素２１において球面２１Ａとは反対側の部分に対応する溝５１を原板５に複数形成する。この溝５１は、原板５において、レンズ要素２１を形成する位置に対応させてそれぞれ形成する。この第１溝５１は、後に球面形成手順にてレンズ型５４を構成する一部となる。
【００３０】
なお、原板５の材質としては、レーザー光（例えばＹＡＧレーザー光）の照射により表面に加工変質層を形成可能な、不純物を含むガラスを用いる。このようなガラスとしては、例えば、ソーダ石灰ガラス、硬質ガラス（石英ガラスを除く）、クリスタルガラスなど、ＹＡＧレーザー光と反応して高熱を発生する不純物（アルミナ等）を含有するガラスを用いることができる。
【００３１】
まず、原板５の表面の所定位置にレーザー光を照射して、図４（Ａ）に示すようなマイクロクラック層５１Ａを形成する。
この後、所定時間、原板５をフッ酸等のエッチング液に浸すと、マイクロクラック層５１Ａが選択的にエッチングされて、溝５１が形成される。
溝５１の寸法は、レンズ要素２１の配置等に応じて適宜設定される。例えば、溝５１の深さ寸法としては、１５０μｍ程度が好ましく、当該溝５１の溝幅寸法（溝５１を平面視した際の短手方向の寸法）としては、３０μｍ〜５０μｍ程度が好ましい。
【００３２】
・マスク層形成手順
図４（Ｃ）は、マスク層形成手順を説明する図である。
マスク層形成手順においては、溝５１を形成した原板５の表面にマスク層５２を形成する。このマスク層５２は、当該表面だけでなく、溝５１内部の表面も被覆するように形成する。
マスク層５２は、原板５をエッチング可能な液（エッチング液）によって浸食されない材質とする。本実施形態では、マスク層５２として、クロム（Ｃｒ）膜を形成する。マスク層５２の形成方法としては、蒸着法よりも、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相蒸着）法やスパッタリング法の方が好ましい。ＣＶＤ法やスパッタリング法であれば、溝５１内部の表面にも隙間なく成膜できるからである。
マスク層５２の厚さ寸法としては、マスク層５２の材質に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、クロム膜の場合、１５０ｎｍ程度が好ましい。
【００３３】
図４（Ｄ）は、開口部形成手順を説明する図である。
開口部形成手順においては、マスク層５２における各溝５１近傍に、開口部５３を形成する。この開口部５３は、後の球面形成手順で原板５をエッチングする際にエッチング液を浸透させるためのものである。開口部５３の位置は、レンズ要素２１に応じたレンズ型５４を形成する位置に対応する。開口部５３の形状は、円状、楕円状、多角形状など、特に限定されない。開口部５３の寸法としては、例えば、開口部５３が円状の場合、数μｍ程度が好ましい。
なお、開口部５３は、マスク層５２に対するレーザー照射によって形成できる他、フォトエッチング等によっても形成できる。
【００３４】
・球面形成手順
図４（Ｅ）は、球面形成手順を説明する図である。
球面形成手順においては、原板５を、所定時間、エッチング液に浸漬させる。これにより、原板５は、開口部５３から侵入するエッチング液によってエッチングされて、１／４球状の球面５４Ａを有し、かつ、前述のレンズ要素２１に対応するレンズ型５４が形成される。
レンズ型５４の形成について具体的に説明すると次の通りである。
開口部５３から浸透したエッチング液は、徐々に原板５をエッチングする。このとき、溝５１側に進行するエッチングは、当該溝５１内のマスク層５２まで到達し、当該マスク層５２によりエッチングの進行が抑制される。この溝５１内のマスク層５２は、エッチングの進行を抑制する膜（エッチング抑制膜）として機能し、例えば、図４（Ｅ）では、右方向に進行するエッチングが抑制される。
一方で、溝５１側とは異なる方向に進行するエッチングは、マスク層５２によって妨げられないので、そのまま進行する。このため、例えば、図４（Ｅ）では、左方向や下方向などにエッチングが進行する。
【００３５】
ここで、溝５１内にマスク層５２が形成されていないと、原板５には、エッチングにより半球状の球面が形成される。これに対し、本実施形態では、当該溝５１内のマスク層５２によってエッチングの進行が抑制される。つまり、半球状の球面の略半分に相当する部分がエッチングされないので、半球状の球面の略半分である１／４球分に相当する部分がエッチングされる。その結果、原板５に１／４球状の球面５４Ａを有するレンズ型５４を形成できる。
なお、図４（Ｅ）において２点鎖線で示すのは、原板５の一部がエッチングされたことで離脱した一部のマスク層５２である。
【００３６】
なお、本実施形態では、ソーダ石灰ガラス製の原板５を用いているので、効率よくエッチングするためのエッチング液として、フッ化水素アンモニウム４質量％、硫酸３質量％および酢酸３質量％の水溶液が好ましい。さらに、本実施形態では、エッチング液の液温を２５℃とし、エッチング時間を１２時間程度としている。
【００３７】
図４（Ｆ）は、除去手順を説明する図である。
除去手順においては、レンズ型５４の形成後、原板５に残るマスク層５２およびエッチング液を除去する。マスク層５２の除去は、除去液を用いて行われる。除去液としては、硝酸セリウムアンモニウム１０質量％、及び過塩素酸１０質量％の水溶液が好ましい。その他の除去方法としては、塩素ガスによるドライエッチング法も好ましい。
さらに、除去手順においては、この原板５に残る除去液も除去する。
【００３８】
以上の手順を経て、原板５が製造される。
このような原板製造工程にて製造された原板５は、本発明の成形型に対応し、当該原板５には、図４（Ｆ）に示すように、最終的に製造するスクリーン１のレンズ要素２１の形状に対応する１／４球状の球面５４Ａを有するレンズ型５４が形成される。
【００３９】
〔成形型製造工程〕
次に、成形型製造工程について説明する。
図５は、成形型製造工程を示す模式図であり、製造される成形型６の厚さ方向の断面をそれぞれ示す図である。この断面は、後に形成されるスクリーン１の縦断面に対応する方向で見たものである。
成形型製造工程は、型形成手順と、剥離手順と、を実施する。
【００４０】
・型形成手順
図５（Ａ）は、型形成手順を説明する図である。
型形成手順においては、原板製造工程にて製造された原板５にめっき膜を形成することで成形型６が形成される。具体的には、次のようにして実施される。
型膜形成手順では、まず、原板５を洗浄した後、所定時間、塩化スズ１ｇ／リットル、塩酸１質量％の水溶液に浸漬させる。浸漬後、原板５を水で洗浄する。
次に、原板５を、所定時間、塩化パラジウム１ｇ／リットル、塩酸１質量％の水溶液に浸漬させる。浸漬後、原板５を水で洗浄する。
【００４１】
次に、原板５に無電解めっき処理を施す。この無電解めっき処理では、原板５を、所定時間、市販の無電解ニッケルめっき液に浸漬させて、当該原板５の表面に無電解ニッケルめっき膜を形成させる。無電解ニッケルめっき膜の厚さ寸法としては、０．１μｍ程度とする。
次に、原板５に電解めっき処理を施す。この電解めっき処理では、無電解ニッケルめっき膜が形成された原板５を、スルファミン酸ニッケルめっき液に浸漬させ、所定時間、通電し、無電解ニッケルめっき膜上にニッケルめっき膜を形成させる。ニッケルめっき膜の厚さ寸法としては、０．５ｍｍ程度とする。
【００４２】
・剥離手順
図５（Ｂ）は、剥離手順を説明する図である。
剥離手順においては、原板５から成形型６を剥離させる。この成形型６には、原板５の凹状のレンズ型５４の形状に対応する凸状のレンズ型６１が形成される。
【００４３】
〔スクリーン成形工程〕
次に、スクリーンの成形工程について説明する。
・転写手順
このスクリーン成形工程においては、まず、転写手順を実施する。転写手順においては、成形型６の表面形状（レンズ型６１が形成された表面の形状）をスクリーン基材１０の表面に押し当てることで、当該スクリーン基材１０にレンズ型５４に応じた凹状のレンズ要素２１を形成する。つまり、成形型６を介して、原板５に形成された凹状のレンズ型５４の形状が、スクリーン基材１０にレンズ要素２１として転写される。
【００４４】
本実施形態では、スクリーン基材１０の素材として、黒色の塩化ビニル（polyvinyl chloride、ＰＶＣ）シートを用いる。このスクリーン基材１０と成形型６とを１５０℃に加熱し、当該成形型６でスクリーン基材１０を所定時間、押圧する。その後、成形型６からスクリーン基材１０を離型し、所定のサイズに切断する。
【００４５】
・反射部形成手順
次に、反射部形成手順を実施する。反射部形成手順は、スクリーン基材１０に形成されたレンズ要素２１の内面に、反射部２１Ｂを形成する。反射部２１Ｂは、上記のとおり、各レンズ要素２１の有効反射領域を含む領域に形成する。本実施形態では、反射部２１Ｂの材質をアルミニウム（Ａｌ）とする。反射部２１Ｂは、スクリーン基材１０の斜方から蒸着またはスパッタリングすることで形成される。反射部２１Ｂの厚さ寸法としては、１０００Å（オングストローム）程度とする。
このようにして、スクリーン１が製造される。
【００４６】
〔本実施形態の作用効果〕
以上説明した本実施形態に係るスクリーン１によれば、以下の効果がある。
スクリーン１の入射面１１には、１／４球状の球面２１Ａを有する凹状のレンズ要素２１が複数配列されている。これによれば、１／４球状の球面２１Ａを、従来の半球状の球面と同じ半径で形成する場合、スクリーン１の入射面を正面視した場合の１つ当たりのレンズ要素２１の面積は、従来のレンズ要素より小さくすることができる。このため、半球状の曲面を有するレンズ要素を入射面に配列する場合に比べ、レンズ要素２１の配列数を増加させることができる。従って、従来のスクリーンに比べて、入射面１１の面積に対する反射部２１Ｂの面積の割合を増加させることができ、スクリーン１の明るさを向上させることができる。
【００４７】
さらに、スクリーン１によれば、各レンズ要素２１は、当該レンズ要素２１の球面２１Ａが光の出射位置に対して向かうように配置されている。そのため、各レンズ要素２１は、当該出射位置から出射された光を、当該球面２１Ａに設けられた反射部２１Ｂに適切に入射させることができ、各反射部２１Ｂに入射された光を所定方向に効率よく反射させることができる。
【００４８】
スクリーン１においては、スクリーン基材１０を黒色のＰＶＣシートとする。そのため、入射面１１に入射される外光を、スクリーン基材１０自体により吸収することができ、外光が観察者側に出射されることを抑制できる。その結果、画像を形成する光が入射される場合に、上記外光により、当該画像のコントラストが低下することを抑制できる。更に、外光を吸収させるための光吸収層を入射面１１に形成する手間を省くことができるので、スクリーン１の製造工程が煩雑化することを抑制できる。
【００４９】
本実施形態に係る成形型製造方法によれば、溝形成手順にて、レンズ型５４の１／４球状の球面の一部を構成する溝５１が形成され、マスク層形成手順にて、当該溝５１内及び原板５表面にマスク層５２が形成される。この後、開口部形成手順にて、マスク層５２における溝５１近傍に開口部５３が形成され、球面形成手順にて、開口部５３からエッチング液が注入されて、エッチング処理が行われる。この球面形成手順では、開口部５３から露出する原板５の表面形状が維持されたまま、開口部５３に応じた領域が下方に浸食されるとともに、当該領域の周縁から外側に凹曲面状に広がるように原板５が浸食される。この際、溝５１の形成位置とは反対側の原板５の浸食はそのまま進行するが、溝５１の形成位置側の原板５の浸食は、溝５１内に形成されたマスク層５２に沿って下方に進行する。そして、除去手順により、マスク層５２及びエッチング液を原板５から除去することにより、原板５に１／４球状の球面５４Ａ、すなわち、前述のスクリーン１のレンズ要素２１に応じた球面５４Ａを形成できる。この原板５を用いて、成形型製造工程においてスクリーン１を成形するための成形型６を製造できる。
【００５０】
本実施形態に係るスクリーン成形工程によれば、転写手順により球面５４Ａがレンズ要素２１としてスクリーン基材１０に転写される。その後、反射部形成手順により、レンズ要素２１の内面の有効反射領域に反射部２１Ｂを形成する。このようにして、前述の効果を奏するスクリーン１を大量に、かつ、簡易に、製造できる。
【００５１】
〔実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、基準点Ｐ１は、入射面１１の延長面１１Ａ上に設定されるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、基準点Ｐ１の設定位置は、入射面１１上であってもよい。
【００５２】
前記実施形態では、入射面１１に形成される複数のレンズ要素２１は、当該入射面１１において２次元的に配置されているが、本発明はこれに限らない。すなわち、レンズ要素２１の配列パターンは、前記実施形態のものに限定されない。例えば、図６に示すように、レンズ要素２１を球の半径分、左右交互にずらして配置したものでもよい。その他、正方格子状（縦横碁盤の目状）千鳥状（六方稠密状）等、他の配置であってもよい。
【００５３】
前記実施形態では、レンズ要素２１は、入射面１１における反射面積（反射部２１Ｂの面積）の向上の観点から互いに密接して設けているが、製造されるスクリーンの視野角や明るさ、及び、製造上の観点等から、本発明の作用効果に影響しない程度において、レンズ要素２１間に隙間が設けられていてもよい。
【００５４】
前記実施形態では、黒色ＰＶＣシートを用いてスクリーン１を形成したが、光吸収性を付与するためにスクリーン基材１０を黒色以外の素材で形成し、入射面１１に対して黒色の塗料を塗装して着色してもよい。
【００５５】
前記実施形態では、溝５１の形成を、レーザー照射およびウェットエッチングによって行ったが、これに限られない。原板５の所定位置に溝５１を形成できる方法であれば、特に限定されず、基材に応じて適宜選択できる。例えば、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって行ってもよい。
【００５６】
前記実施形態では、マスク層５２として、クロム膜を用いたがこれに限られない。その他、例えば、酸化クロム（ＣｒＯ）膜を下地として、その上にクロム膜をスパッタリング法などにより成膜したものであってもよい。
また、マスク層５２を成膜する前に、原板５の表面にサンドブラストなどによるブラスト加工を施しておいてもよい。ブラスト加工を施しておくことで、原板５表面に微細な凹凸が多く形成されて原板５の表面積が増え、マスク層５２との密着力が向上する。
【００５７】
成形型の形状をスクリーン基材１０に転写する方法については、特に限定されるものではなく、当該成形型、及びスクリーン基材１０の材質等によって適宜選定すればよい。上述のような電鋳型を用いる方法の他、例えば、２Ｐ法により転写する方法も採用できる。すなわち、上記１／４球状のレンズ要素を形成することが可能であれば、他の方法によりスクリーンを製造してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、画像が投射されるスクリーンに好適に適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１…スクリーン、１０…スクリーン基材、１１…入射面、２１…レンズ要素、２１Ａ…球面、２１Ｂ…反射部、５…原板、５１…溝、５２…マスク層、５３…開口部、５４…レンズ型、５４Ａ…球面、６…成形型。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンおよびスクリーン成形用の成形型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクターから投射された画像（投射光）を正面側に位置する観察者に向けて反射させて、当該画像を表示するスクリーンが知られている。このようなスクリーンとして、下側から斜方入射される投射光を正面に反射させるスクリーンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたスクリーンは、投射光が入射される観察面の垂直方向、及び水平方向に沿って配置され、かつ、半球状の球面を有する微細な凹部又は凸部を複数有する。このうち、凹部においては、当該凹部の球面におけるプロジェクターの設置位置から離れた領域に反射膜が形成されており、当該反射膜にて、入射された光を入射面の法線方向に反射させる。これにより、当該法線方向に設定された観察位置に位置する観察者により、投射光、すなわち画像が視認される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたスクリーンでは、観察面に凹部を密に配置することで、観察面において反射膜が形成された面積を拡大させているものの、依然として明るさが不足しているという問題がある。
このため、明るさをより向上できるスクリーンの構成が要望されてきた。
【０００５】
本発明は、明るさを向上させたスクリーンおよびスクリーン成形用の成形型の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するために、本発明のスクリーンは、光が入射される入射面を有するスクリーンであって、前記入射面には、凹状のレンズ要素が所定方向に沿って複数配置され、それぞれの前記レンズ要素は、前記光の出射位置に対して向かう１／４球状の球面を有し、前記球面における前記光が入射される領域には、当該光を所定方向に反射させる反射部が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、１／４球状の球面とは、１／４球の球面だけでなく、それに近似するものも含む。
例えば、１／４球においては、２つの面（球面状でない２つの隣り合う面）の交差角度は９０度であるが、この交差角度が例えば８０度以上１００度以下等に設定された略１／４球状の球面等も含むものである。また、１／４球においては、２つの断面は半円状となるが、この断面形状を中心角が例えば１２０度以上２４０度以下の扇形に形成された略１／４球状の球面等も含むものである。
【０００８】
ここで、前述の特許文献１に記載のスクリーンにおいて、観察面に配列された半球状の球面を有する凹部（レンズ要素）に形成される反射膜（反射部）の位置は、前述のように、当該球面において光の入射位置から離れた側の位置である。具体的に、当該反射膜の形成位置は、光の入射位置がスクリーンの正面側下方である場合には、球面における上側の曲面部分である。そして、凹部において反射膜が形成されない部分は、光の反射に寄与しない。
【０００９】
これに対し、本発明では、スクリーンの入射面には、１／４球状の球面を有する凹状のレンズ要素が複数配列されている。これによれば、１／４球状の球面を、従来の半球状の球面と同じ半径で形成する場合、スクリーンの入射面を正面視した場合の１つ当たりのレンズ要素の面積は、従来のレンズ要素より小さくすることができる。このため、半球状の曲面を有するレンズ要素を入射面に配列する場合に比べ、レンズ要素の配列数を増加させることができる。従って、従来のスクリーンに比べて、入射面の面積に対する反射部の面積の割合を増加させることができ、スクリーンの明るさを向上させることができる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、各レンズ要素は、当該レンズ要素の球面が光の出射位置に対して向かうように配置されている。そのため、各レンズ要素は、当該出射位置から出射された光を、当該球面に設けられた反射部に適切に入射させることができ、各反射部に入射された光を所定方向に効率よく反射させることができる。
【００１１】
本発明では、前記入射面を有するスクリーン基材を備えて構成され、前記スクリーン基材は、黒色素材で形成されていることが好ましい。
ここで、従来の半球状の球面を有するレンズ要素では、反射部が形成された領域以外の領域に光吸収層を形成し、各レンズ要素により所定方向に反射させる光とは異なる光（余分な光であり、例えば外光）を吸収させることで、当該異なる光が所定方向に反射されることを抑制する構成が提案されている。しかしながら、当該レンズ要素に比べて、１／４球状の球面を有するレンズ要素では、当該レンズ要素の開口面積が小さいため、反射部が形成された領域以外の領域に上記光吸収層を形成することが困難である。
【００１２】
これに対し、本発明によれば、入射面に入射される上記異なる光を、スクリーン基材自体により吸収することができ、当該異なる光が所定方向に出射されることを抑制できる。このため、画像を形成する光が入射される場合に、上記異なる光により、当該画像のコントラストが低下することを抑制できる。更に、上記光吸収層を入射面に形成する手間を省くことができるので、スクリーンの製造工程が煩雑化することを抑制できる。
【００１３】
本発明では、それぞれの前記レンズ要素は、互いに隣接して配置されていることが好ましい。
本発明によれば、入射面において、各レンズ要素が密に配置されるので、当該入射面の面積に対する反射部の面積の割合を更に増加させることができ、これにより、スクリーンの明るさをさらに向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の成形型の製造方法は、入射された光を反射させるスクリーンを成形するための成形型の製造方法であって、原板に対して複数の溝を形成する溝形成工程と、前記複数の溝が形成された前記原板表面および前記複数の溝内に、マスク層を形成するマスク層形成工程と、前記マスク層における前記溝近傍の位置に、前記原板を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、前記開口部からエッチング液を浸透させて前記基材をエッチングして、前記原板の厚さ方向の断面が前記溝とともに１／４球状となる球面を前記原板に形成する球面形成工程と、前記マスク層及び前記エッチング液を前記原板から除去する除去工程と、前記原板の表面形状を転写して、当該原板に形成された前記球面に応じた凸状の球面を有する成形型を製造する成形型製造工程と、を実施することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、溝形成工程にて、１／４球状の球面の一部を構成する溝が形成され、マスク層形成工程にて、当該溝内及び原板表面にマスク層が形成される。この後、開口部形成工程にて、マスク層における溝近傍に開口部が形成され、球面形成工程にて、当該開口部からエッチング液が注入されて、エッチング処理が行われる。この球面形成工程では、開口部から露出する原板の表面形状が維持されたまま、当該開口部に応じた領域が下方に浸食されるとともに、当該領域の周縁から外側に凹曲面状に広がるように原板が浸食される。この際、溝の形成位置とは反対側の原板の浸食はそのまま進行するが、溝の形成位置側の原板の浸食は、溝内に形成されたマスク層に沿って下方に進行する。そして、除去工程により、マスク層及びエッチング液を原板から除去することにより、原板に１／４球状の球面、すなわち、前述のスクリーンのレンズ要素に応じた球面を形成できる。このような球面が形成された原板を用いて、前述のスクリーンを成形するための成形型を製造できる。
なお、上記本発明の成形型の製造方法にて製造された成形型を用いて前記球面をスクリーン基材に転写する転写工程と、前記スクリーン基材に転写された前記球面における光が入射される領域に、当該光を所定方向に反射させる反射部を形成する反射部形成工程と、を実施することで、前述の効果を奏するスクリーンを大量に、かつ、簡易に、製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクリーンを示す正面図。
【図２】前記実施形態におけるスクリーンの縦断面図。
【図３】前記実施形態におけるスクリーンの一部を拡大して示す拡大正面図。
【図４】（Ａ）前記実施形態における原板製造工程（溝形成手順）を示す図。 （Ｂ）前記実施形態における原板製造工程（溝形成手順）を示す図。 （Ｃ）前記実施形態における原板製造工程（マスク層形成手順）を示す図。 （Ｄ）前記実施形態における原板製造工程（開口部形成手順）を示す図。 （Ｅ）前記実施形態における原板製造工程（球面形成手順）を示す図。 （Ｆ）前記実施形態における原板製造工程（除去手順）を示す図。
【図５】（Ａ）前記実施形態における成形型製造工程（型形成手順）を示す図。 （Ｂ）前記実施形態における成形型製造工程（剥離手順）を示す図。
【図６】本発明の実施形態の変形に係るスクリーンの一部を拡大して示す拡大正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔スクリーンの全体構成〕
以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るスクリーン１を示す正面図である。
本実施形態に係るスクリーン１は、正面側下方に位置するプロジェクター（図示省略）から入射面１１に斜方入射される光を当該入射面１１の法線方向に反射して、当該法線方向に設定された観察位置にて視認される画像（当該光により形成される画像）を表示するものである。
このスクリーン１は、図１に示すように、正面視略長方形状に形成されたスクリーン基材１０を備えて構成され、当該スクリーン基材１０の正面は、プロジェクターからの光が入射される入射面１１である。
このスクリーン基材１０は、本実施形態では、黒色素材で形成されており、当該黒色素材としては、染色や着色材の配合等によって全体が黒色に着色された黒色樹脂シートなどが挙げられる。このように、黒色素材により形成されたスクリーン基材１０を用いることで、プロジェクターから入射される光以外の光（例えば、外光）をスクリーン基材１０自体で吸収できる。
【００１８】
入射面１１には、当該入射面１１の延長面１１Ａ上に予め設定された基準点Ｐ１を中心とする同心円（真円及び楕円を含む）の一部を構成する円弧状の仮想の基準線（図示省略）が複数設定され、当該基準線に沿って、複数のレンズ要素２１が配置されている。このため、入射面１１には、当該基準線に沿い、かつ、複数のレンズ要素２１により構成されるレンズ列Ｌ１が複数設けられる。
なお、図１においては、レンズ列Ｌ１のうち、代表的なレンズ列Ｌ１を図示しているが、実際には、より細かい間隔でレンズ列Ｌ１は形成されている。また、図１において図示されたレンズ列Ｌ１の符号も一部省略している。また、本実施形態では、基準点Ｐ１は、入射面１１の中心点Ｃを通り、かつ、鉛直方向に沿う仮想の直線である中心線ＶＬ上に設定されている。
【００１９】
〔レンズ要素の構成〕
図２は、基準点Ｐ１からの放射方向におけるスクリーン１の縦断面図であり、図３は、入射面１１の一部を拡大して示す部分拡大図である。
レンズ要素２１は、それぞれ、プロジェクターから入射される光を、前記法線方向に反射させるレンズとして機能する。このようなレンズ要素２１は、１／４球状の球面２１Ａを有している。このため、基準点Ｐ１からの放射方向に沿ってレンズ要素２１を断面視した場合、当該レンズ要素２１は、１／４円状に表され、レンズ要素２１を正面視した場合、当該レンズ要素２１は、半円状に表される。
【００２０】
このような球面２１Ａは、光の出射位置（例えば、スクリーンを設計する上でのプロジェクターの予定設置位置）に対向するように配置される。換言すると、各レンズ要素２１は、球面２１Ａが当該出射位置に対向するように形成される。このため、球面２１Ａは、当該出射位置に対向するように、レンズ要素２１内の上側に位置する。
【００２１】
このような球面２１Ａには、反射部２１Ｂが形成されている。具体的には、当該反射部２１Ｂは、球面２１Ａにおいて、入射された光を入射面１１の法線方向に反射可能な領域（有効反射領域）を含む領域内に形成されている。このような反射部２１Ｂは、高反射性を有する白色塗料をスプレーなどで塗布するか、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）を斜方から蒸着するなどして形成される。
【００２２】
以上説明したレンズ要素２１は、基準点Ｐ１から離れた位置に形成されているものほど、当該基準点Ｐ１からの法線方向における寸法が大きくなるように形成されている。このレンズ要素２１の半径は、本実施形態では、２０μｍ以上２００μｍ以下に設定されている。
また、各レンズ要素２１は、図３に示すように、互いに隣接するように密に形成されている。このように１／４球状の球面２１Ａを有するレンズ要素２１が配列されることにより、半球面状の球面を有するレンズ要素が配列された従来のスクリーンと比べて、レンズ要素２１をより密に入射面１１に配置できる。そして、これにより、入射面１１の面積に対する反射部２１Ｂの面積（詳しくは、有効反射領域の面積）の割合を増加させることができ、従来のスクリーンに比べて、スクリーン１の明るさを向上できる。
【００２３】
〔レンズ要素の配置〕
ここで、レンズ要素２１の配置について詳細に説明する。
各レンズ列Ｌ１において、基準点Ｐ１からの放射方向に隣り合う２列間の寸法（以下「縦ピッチ」という場合がある）は、当該基準点Ｐ１から離れるに従って、次第に大きくなる。このため、各レンズ列Ｌ１において、基準点Ｐ１に近い２つの隣り合う２列間の寸法より、当該基準点Ｐ１から離れた２つの隣り合う２列間の寸法の方が大きい。
また、各レンズ列Ｌ１においては、基準点Ｐ１及び入射面１１の中心点Ｃを結ぶ仮想の直線である中心線ＣＬと、基準点Ｐ１からの放射方向との角度θが大きくなるに従って、縦ピッチは大きくなる。このため、当該角度θが小さい位置である中心線ＣＬ近傍の隣り合う２列間の寸法より、当該角度θが大きい位置である入射面１１の隅部近傍の隣り合う２列間の寸法は大きい。
【００２４】
次に、同じレンズ列Ｌ１上のレンズ要素２１の配置について説明する。
同じレンズ列Ｌ１上の隣り合うレンズ要素２１間の寸法（当該列の延出方向の寸法。以下「横ピッチ」という場合がある）は、基準点Ｐ１から離れるに従って次第に大きくなる。このため、基準点Ｐ１に近いレンズ列Ｌ１における２つの隣り合うレンズ要素２１間の寸法より、当該基準点Ｐ１から離れたレンズ列Ｌ１における２つの隣り合うレンズ要素２１間の寸法の方が大きい。
また、レンズ要素２１の同じレンズ列Ｌ１における横ピッチは、中心線ＣＬと、基準点Ｐ１からの放射方向との角度θが４５度となる位置で最大となり、当該角度が４５度から小さくなるに従って、及び、４５度から大きくなるに従って、小さくなる。このため、あるレンズ列Ｌ１においては、中心線ＣＬ近傍及び入射面１１の隅部近傍のレンズ要素２１間の寸法が最小となり、角度θが４５度となる位置に配置されたレンズ要素２１間の寸法が最大となる。
【００２５】
ここで、基準点Ｐ１から離れるに従って、横ピッチを増大させる理由について説明する。
前述したように、角度θの増大に従って縦ピッチを増大させると、基準点Ｐ１から、あるレンズ要素２１の中心を結ぶ直線と、当該レンズ要素２１が位置するレンズ列Ｌ１の接線に対する垂線との角度にずれが生じる。この角度ずれは、基準点Ｐ１から離れるほど大きくなり、また、中心線ＣＬから離れるほど大きくなる。このため、角度θが同一となる位置であっても、基準点Ｐ１に近い位置に形成されたレンズ要素２１と、当該基準点Ｐ１から離れた位置に形成されたレンズ要素２１とで、入射される光を入射面１１の法線方向に適切に反射させる領域（前述の有効反射領域）の位置がずれる。
これに対し、基準点Ｐ１から離れるに従って横ピッチを増大させることで、有効反射領域のずれに応じてレンズ要素２１を配置できる。
【００２６】
また、各レンズ列Ｌ１において、角度θが４５度となる位置に形成された隣り合う２つのレンズ要素２１間の寸法（横ピッチ）が最大となり、角度θが４５度より増加及び減少するに従って、当該横ピッチが減少するように設定されている。
これによっても、前述の横ピッチの設定と同様に、有効反射領域のずれに応じてレンズ要素２１を配置できる。
なお、横ピッチを最大とする角度θは、スクリーン１の大きさやプロジェクターとの位置関係等により変化する場合があり、本実施形態のように４５度に限らない。
【００２７】
〔スクリーンの製造方法〕
次に、前述のスクリーン１の製造方法について説明する。
当該製造方法では、原板を製造する原板製造工程、この原板を用いて成形型を製造する成形型製造工程、この成形型を用いてスクリーンを成形するスクリーン成形工程を順に経てスクリーン１が製造される。
【００２８】
〔原板製造工程〕
図４は、原板製造工程を示す模式図であり、製造される原板５の厚さ方向の断面をそれぞれ示す図である。この断面は、後に形成されるスクリーン１の縦断面に対応する方向で見たものである。
原板製造工程は、溝形成手順と、マスク層形成手順と、開口部形成手順と、球面形成手順と、除去手順と、を実施する。
【００２９】
・溝形成手順
溝形成手順では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、レンズ要素２１において球面２１Ａとは反対側の部分に対応する溝５１を原板５に複数形成する。この溝５１は、原板５において、レンズ要素２１を形成する位置に対応させてそれぞれ形成する。この第１溝５１は、後に球面形成手順にてレンズ型５４を構成する一部となる。
【００３０】
なお、原板５の材質としては、レーザー光（例えばＹＡＧレーザー光）の照射により表面に加工変質層を形成可能な、不純物を含むガラスを用いる。このようなガラスとしては、例えば、ソーダ石灰ガラス、硬質ガラス（石英ガラスを除く）、クリスタルガラスなど、ＹＡＧレーザー光と反応して高熱を発生する不純物（アルミナ等）を含有するガラスを用いることができる。
【００３１】
まず、原板５の表面の所定位置にレーザー光を照射して、図４（Ａ）に示すようなマイクロクラック層５１Ａを形成する。
この後、所定時間、原板５をフッ酸等のエッチング液に浸すと、マイクロクラック層５１Ａが選択的にエッチングされて、溝５１が形成される。
溝５１の寸法は、レンズ要素２１の配置等に応じて適宜設定される。例えば、溝５１の深さ寸法としては、１５０μｍ程度が好ましく、当該溝５１の溝幅寸法（溝５１を平面視した際の短手方向の寸法）としては、３０μｍ〜５０μｍ程度が好ましい。
【００３２】
・マスク層形成手順
図４（Ｃ）は、マスク層形成手順を説明する図である。
マスク層形成手順においては、溝５１を形成した原板５の表面にマスク層５２を形成する。このマスク層５２は、当該表面だけでなく、溝５１内部の表面も被覆するように形成する。
マスク層５２は、原板５をエッチング可能な液（エッチング液）によって浸食されない材質とする。本実施形態では、マスク層５２として、クロム（Ｃｒ）膜を形成する。マスク層５２の形成方法としては、蒸着法よりも、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相蒸着）法やスパッタリング法の方が好ましい。ＣＶＤ法やスパッタリング法であれば、溝５１内部の表面にも隙間なく成膜できるからである。
マスク層５２の厚さ寸法としては、マスク層５２の材質に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、クロム膜の場合、１５０ｎｍ程度が好ましい。
【００３３】
図４（Ｄ）は、開口部形成手順を説明する図である。
開口部形成手順においては、マスク層５２における各溝５１近傍に、開口部５３を形成する。この開口部５３は、後の球面形成手順で原板５をエッチングする際にエッチング液を浸透させるためのものである。開口部５３の位置は、レンズ要素２１に応じたレンズ型５４を形成する位置に対応する。開口部５３の形状は、円状、楕円状、多角形状など、特に限定されない。開口部５３の寸法としては、例えば、開口部５３が円状の場合、数μｍ程度が好ましい。
なお、開口部５３は、マスク層５２に対するレーザー照射によって形成できる他、フォトエッチング等によっても形成できる。
【００３４】
・球面形成手順
図４（Ｅ）は、球面形成手順を説明する図である。
球面形成手順においては、原板５を、所定時間、エッチング液に浸漬させる。これにより、原板５は、開口部５３から侵入するエッチング液によってエッチングされて、１／４球状の球面５４Ａを有し、かつ、前述のレンズ要素２１に対応するレンズ型５４が形成される。
レンズ型５４の形成について具体的に説明すると次の通りである。
開口部５３から浸透したエッチング液は、徐々に原板５をエッチングする。このとき、溝５１側に進行するエッチングは、当該溝５１内のマスク層５２まで到達し、当該マスク層５２によりエッチングの進行が抑制される。この溝５１内のマスク層５２は、エッチングの進行を抑制する膜（エッチング抑制膜）として機能し、例えば、図４（Ｅ）では、右方向に進行するエッチングが抑制される。
一方で、溝５１側とは異なる方向に進行するエッチングは、マスク層５２によって妨げられないので、そのまま進行する。このため、例えば、図４（Ｅ）では、左方向や下方向などにエッチングが進行する。
【００３５】
ここで、溝５１内にマスク層５２が形成されていないと、原板５には、エッチングにより半球状の球面が形成される。これに対し、本実施形態では、当該溝５１内のマスク層５２によってエッチングの進行が抑制される。つまり、半球状の球面の略半分に相当する部分がエッチングされないので、半球状の球面の略半分である１／４球分に相当する部分がエッチングされる。その結果、原板５に１／４球状の球面５４Ａを有するレンズ型５４を形成できる。
なお、図４（Ｅ）において２点鎖線で示すのは、原板５の一部がエッチングされたことで離脱した一部のマスク層５２である。
【００３６】
なお、本実施形態では、ソーダ石灰ガラス製の原板５を用いているので、効率よくエッチングするためのエッチング液として、フッ化水素アンモニウム４質量％、硫酸３質量％および酢酸３質量％の水溶液が好ましい。さらに、本実施形態では、エッチング液の液温を２５℃とし、エッチング時間を１２時間程度としている。
【００３７】
図４（Ｆ）は、除去手順を説明する図である。
除去手順においては、レンズ型５４の形成後、原板５に残るマスク層５２およびエッチング液を除去する。マスク層５２の除去は、除去液を用いて行われる。除去液としては、硝酸セリウムアンモニウム１０質量％、及び過塩素酸１０質量％の水溶液が好ましい。その他の除去方法としては、塩素ガスによるドライエッチング法も好ましい。
さらに、除去手順においては、この原板５に残る除去液も除去する。
【００３８】
以上の手順を経て、原板５が製造される。
このような原板製造工程にて製造された原板５は、本発明の成形型に対応し、当該原板５には、図４（Ｆ）に示すように、最終的に製造するスクリーン１のレンズ要素２１の形状に対応する１／４球状の球面５４Ａを有するレンズ型５４が形成される。
【００３９】
〔成形型製造工程〕
次に、成形型製造工程について説明する。
図５は、成形型製造工程を示す模式図であり、製造される成形型６の厚さ方向の断面をそれぞれ示す図である。この断面は、後に形成されるスクリーン１の縦断面に対応する方向で見たものである。
成形型製造工程は、型形成手順と、剥離手順と、を実施する。
【００４０】
・型形成手順
図５（Ａ）は、型形成手順を説明する図である。
型形成手順においては、原板製造工程にて製造された原板５にめっき膜を形成することで成形型６が形成される。具体的には、次のようにして実施される。
型膜形成手順では、まず、原板５を洗浄した後、所定時間、塩化スズ１ｇ／リットル、塩酸１質量％の水溶液に浸漬させる。浸漬後、原板５を水で洗浄する。
次に、原板５を、所定時間、塩化パラジウム１ｇ／リットル、塩酸１質量％の水溶液に浸漬させる。浸漬後、原板５を水で洗浄する。
【００４１】
次に、原板５に無電解めっき処理を施す。この無電解めっき処理では、原板５を、所定時間、市販の無電解ニッケルめっき液に浸漬させて、当該原板５の表面に無電解ニッケルめっき膜を形成させる。無電解ニッケルめっき膜の厚さ寸法としては、０．１μｍ程度とする。
次に、原板５に電解めっき処理を施す。この電解めっき処理では、無電解ニッケルめっき膜が形成された原板５を、スルファミン酸ニッケルめっき液に浸漬させ、所定時間、通電し、無電解ニッケルめっき膜上にニッケルめっき膜を形成させる。ニッケルめっき膜の厚さ寸法としては、０．５ｍｍ程度とする。
【００４２】
・剥離手順
図５（Ｂ）は、剥離手順を説明する図である。
剥離手順においては、原板５から成形型６を剥離させる。この成形型６には、原板５の凹状のレンズ型５４の形状に対応する凸状のレンズ型６１が形成される。
【００４３】
〔スクリーン成形工程〕
次に、スクリーンの成形工程について説明する。
・転写手順
このスクリーン成形工程においては、まず、転写手順を実施する。転写手順においては、成形型６の表面形状（レンズ型６１が形成された表面の形状）をスクリーン基材１０の表面に押し当てることで、当該スクリーン基材１０にレンズ型５４に応じた凹状のレンズ要素２１を形成する。つまり、成形型６を介して、原板５に形成された凹状のレンズ型５４の形状が、スクリーン基材１０にレンズ要素２１として転写される。
【００４４】
本実施形態では、スクリーン基材１０の素材として、黒色の塩化ビニル（polyvinyl chloride、ＰＶＣ）シートを用いる。このスクリーン基材１０と成形型６とを１５０℃に加熱し、当該成形型６でスクリーン基材１０を所定時間、押圧する。その後、成形型６からスクリーン基材１０を離型し、所定のサイズに切断する。
【００４５】
・反射部形成手順
次に、反射部形成手順を実施する。反射部形成手順は、スクリーン基材１０に形成されたレンズ要素２１の内面に、反射部２１Ｂを形成する。反射部２１Ｂは、上記のとおり、各レンズ要素２１の有効反射領域を含む領域に形成する。本実施形態では、反射部２１Ｂの材質をアルミニウム（Ａｌ）とする。反射部２１Ｂは、スクリーン基材１０の斜方から蒸着またはスパッタリングすることで形成される。反射部２１Ｂの厚さ寸法としては、１０００Å（オングストローム）程度とする。
このようにして、スクリーン１が製造される。
【００４６】
〔本実施形態の作用効果〕
以上説明した本実施形態に係るスクリーン１によれば、以下の効果がある。
スクリーン１の入射面１１には、１／４球状の球面２１Ａを有する凹状のレンズ要素２１が複数配列されている。これによれば、１／４球状の球面２１Ａを、従来の半球状の球面と同じ半径で形成する場合、スクリーン１の入射面を正面視した場合の１つ当たりのレンズ要素２１の面積は、従来のレンズ要素より小さくすることができる。このため、半球状の曲面を有するレンズ要素を入射面に配列する場合に比べ、レンズ要素２１の配列数を増加させることができる。従って、従来のスクリーンに比べて、入射面１１の面積に対する反射部２１Ｂの面積の割合を増加させることができ、スクリーン１の明るさを向上させることができる。
【００４７】
さらに、スクリーン１によれば、各レンズ要素２１は、当該レンズ要素２１の球面２１Ａが光の出射位置に対して向かうように配置されている。そのため、各レンズ要素２１は、当該出射位置から出射された光を、当該球面２１Ａに設けられた反射部２１Ｂに適切に入射させることができ、各反射部２１Ｂに入射された光を所定方向に効率よく反射させることができる。
【００４８】
スクリーン１においては、スクリーン基材１０を黒色のＰＶＣシートとする。そのため、入射面１１に入射される外光を、スクリーン基材１０自体により吸収することができ、外光が観察者側に出射されることを抑制できる。その結果、画像を形成する光が入射される場合に、上記外光により、当該画像のコントラストが低下することを抑制できる。更に、外光を吸収させるための光吸収層を入射面１１に形成する手間を省くことができるので、スクリーン１の製造工程が煩雑化することを抑制できる。
【００４９】
本実施形態に係る成形型製造方法によれば、溝形成手順にて、レンズ型５４の１／４球状の球面の一部を構成する溝５１が形成され、マスク層形成手順にて、当該溝５１内及び原板５表面にマスク層５２が形成される。この後、開口部形成手順にて、マスク層５２における溝５１近傍に開口部５３が形成され、球面形成手順にて、開口部５３からエッチング液が注入されて、エッチング処理が行われる。この球面形成手順では、開口部５３から露出する原板５の表面形状が維持されたまま、開口部５３に応じた領域が下方に浸食されるとともに、当該領域の周縁から外側に凹曲面状に広がるように原板５が浸食される。この際、溝５１の形成位置とは反対側の原板５の浸食はそのまま進行するが、溝５１の形成位置側の原板５の浸食は、溝５１内に形成されたマスク層５２に沿って下方に進行する。そして、除去手順により、マスク層５２及びエッチング液を原板５から除去することにより、原板５に１／４球状の球面５４Ａ、すなわち、前述のスクリーン１のレンズ要素２１に応じた球面５４Ａを形成できる。この原板５を用いて、成形型製造工程においてスクリーン１を成形するための成形型６を製造できる。
【００５０】
本実施形態に係るスクリーン成形工程によれば、転写手順により球面５４Ａがレンズ要素２１としてスクリーン基材１０に転写される。その後、反射部形成手順により、レンズ要素２１の内面の有効反射領域に反射部２１Ｂを形成する。このようにして、前述の効果を奏するスクリーン１を大量に、かつ、簡易に、製造できる。
【００５１】
〔実施形態の変形〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、基準点Ｐ１は、入射面１１の延長面１１Ａ上に設定されるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、基準点Ｐ１の設定位置は、入射面１１上であってもよい。
【００５２】
前記実施形態では、入射面１１に形成される複数のレンズ要素２１は、当該入射面１１において２次元的に配置されているが、本発明はこれに限らない。すなわち、レンズ要素２１の配列パターンは、前記実施形態のものに限定されない。例えば、図６に示すように、レンズ要素２１を球の半径分、左右交互にずらして配置したものでもよい。その他、正方格子状（縦横碁盤の目状）千鳥状（六方稠密状）等、他の配置であってもよい。
【００５３】
前記実施形態では、レンズ要素２１は、入射面１１における反射面積（反射部２１Ｂの面積）の向上の観点から互いに密接して設けているが、製造されるスクリーンの視野角や明るさ、及び、製造上の観点等から、本発明の作用効果に影響しない程度において、レンズ要素２１間に隙間が設けられていてもよい。
【００５４】
前記実施形態では、黒色ＰＶＣシートを用いてスクリーン１を形成したが、光吸収性を付与するためにスクリーン基材１０を黒色以外の素材で形成し、入射面１１に対して黒色の塗料を塗装して着色してもよい。
【００５５】
前記実施形態では、溝５１の形成を、レーザー照射およびウェットエッチングによって行ったが、これに限られない。原板５の所定位置に溝５１を形成できる方法であれば、特に限定されず、基材に応じて適宜選択できる。例えば、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって行ってもよい。
【００５６】
前記実施形態では、マスク層５２として、クロム膜を用いたがこれに限られない。その他、例えば、酸化クロム（ＣｒＯ）膜を下地として、その上にクロム膜をスパッタリング法などにより成膜したものであってもよい。
また、マスク層５２を成膜する前に、原板５の表面にサンドブラストなどによるブラスト加工を施しておいてもよい。ブラスト加工を施しておくことで、原板５表面に微細な凹凸が多く形成されて原板５の表面積が増え、マスク層５２との密着力が向上する。
【００５７】
成形型の形状をスクリーン基材１０に転写する方法については、特に限定されるものではなく、当該成形型、及びスクリーン基材１０の材質等によって適宜選定すればよい。上述のような電鋳型を用いる方法の他、例えば、２Ｐ法により転写する方法も採用できる。すなわち、上記１／４球状のレンズ要素を形成することが可能であれば、他の方法によりスクリーンを製造してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、画像が投射されるスクリーンに好適に適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１…スクリーン、１０…スクリーン基材、１１…入射面、２１…レンズ要素、２１Ａ…球面、２１Ｂ…反射部、５…原板、５１…溝、５２…マスク層、５３…開口部、５４…レンズ型、５４Ａ…球面、６…成形型。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される入射面を有するスクリーンであって、
前記入射面には、凹状のレンズ要素が所定方向に沿って複数配置され、
それぞれの前記レンズ要素は、前記光の出射位置に対して向かう１／４球状の球面を有し、
前記球面における前記光が入射される領域には、当該光を所定方向に反射させる反射部が設けられている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリーンにおいて、
前記入射面を有するスクリーン基材を備えて構成され、
前記スクリーン基材は、黒色素材で形成されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のスクリーンにおいて、
それぞれの前記レンズ要素は、互いに隣接して配置されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項４】
入射された光を反射させるスクリーンを成形するための成形型の製造方法であって、
原板に対して複数の溝を形成する溝形成工程と、
前記複数の溝が形成された前記原板表面および前記複数の溝内に、マスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層における前記溝近傍の位置に、前記原板を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、
前記開口部からエッチング液を浸透させて前記基材をエッチングして、前記原板の厚さ方向の断面が前記溝とともに１／４球状となる球面を前記原板に形成する球面形成工程と、
前記マスク層及び前記エッチング液を前記原板から除去する除去工程と、
前記原板の表面形状を転写して、当該原板に形成された前記球面に応じた凸状の球面を有する成形型を製造する成形型製造工程と、を実施する
ことを特徴とする成形型の製造方法。
【請求項１】
光が入射される入射面を有するスクリーンであって、
前記入射面には、凹状のレンズ要素が所定方向に沿って複数配置され、
それぞれの前記レンズ要素は、前記光の出射位置に対して向かう１／４球状の球面を有し、
前記球面における前記光が入射される領域には、当該光を所定方向に反射させる反射部が設けられている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリーンにおいて、
前記入射面を有するスクリーン基材を備えて構成され、
前記スクリーン基材は、黒色素材で形成されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のスクリーンにおいて、
それぞれの前記レンズ要素は、互いに隣接して配置されている
ことを特徴とするスクリーン。
【請求項４】
入射された光を反射させるスクリーンを成形するための成形型の製造方法であって、
原板に対して複数の溝を形成する溝形成工程と、
前記複数の溝が形成された前記原板表面および前記複数の溝内に、マスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記マスク層における前記溝近傍の位置に、前記原板を露出させる開口部を形成する開口部形成工程と、
前記開口部からエッチング液を浸透させて前記基材をエッチングして、前記原板の厚さ方向の断面が前記溝とともに１／４球状となる球面を前記原板に形成する球面形成工程と、
前記マスク層及び前記エッチング液を前記原板から除去する除去工程と、
前記原板の表面形状を転写して、当該原板に形成された前記球面に応じた凸状の球面を有する成形型を製造する成形型製造工程と、を実施する
ことを特徴とする成形型の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９４３８２（Ｐ２０１２−１９４３８２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８３１３（Ｐ２０１１−５８３１３）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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