JP2012215757A - スクリーン、及びスクリーンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱プレス時に発生する熱可塑性樹脂のガスを透過することに適したスクリーン及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の層が積層されたスクリーンであって、立体形状が形成された熱可塑性樹脂からなる第１層と、前記第１層より高いガス透過性を有する第２層と、を備えたことを特徴とするスクリーン。
【選択図】図４

Description

この発明は、スクリーン、特にプロジェクターから投射された光を反射するスクリーン及びその製造方法に関する。

従来、プロジェクターに利用されているスクリーンとして、表面に立体形状を有するスクリーンを備えたものが提案されている（特許文献１）。
特許文献１に記載のスクリーンは、表面に立体部を形成し、当該立体部の一部の表面部分に反射面を形成することで、良好な画像を表示できるようにしている。
さらに、樹脂シートの中からスクリーンの基材として塩化ビニール樹脂のシートを用いることが提案されている（特許文献２）。塩化ビニール樹脂を使用することで、スクリーンとして広く普及しているポリエチレンテフタレート等を材料にした場合と比較してスクリーンの材料費を低減することができる。

特開２００６−２１５１６２号公報 特開平６−２３０４７５号公報

そこで、塩化ビニール樹脂製のシートをスクリーン生地として用い、当該スクリーン生地の表面に立体部を形成することが考えられる。例えば、立体部を有する型に対して、塩化ビニール樹脂製のシートをガラス転移温度以上に加熱し、その後に加圧、保持、冷却をすることで塩化ビニール樹脂製のシートに型形状を成型する熱プレス方式がある。
この方式では、塩化ビニールシートが加熱によって軟化するため、プレス装置に塩化ビニールシートが付着することを防止するために、離型性のよいシート（例えばテフロン（登録商標）シート）を塩化ビニールシートとプレス装置との間に置くことがある。
しかしながら、塩化ビニールシートを加熱することでガスが発生し、そのガスがテフロンシートを透過せず、塩化ビニールシートとテフロンシートとの間に留まってしまう。これにより、塩化ビニールシートに立体形状の転写不足や立体形状が転写できない箇所が生ずる等の問題を起こすために、スクリーン製造の歩留まりを上げること、即ちスクリーンの生産性を上げることが極めて困難であった。

本発明の目的は、熱プレス時に発生する熱可塑性樹脂のガスを透過することに適したスクリーン及びその製造方法を提供することにある。

本発明のスクリーンは、複数の層が積層されたスクリーンであって、立体形状が形成された熱可塑性樹脂からなる第１層と、前記第１層より高いガス透過性を有する第２層と、を備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、第１層を加熱した際のガスが、第２層を透過することができる。従って、成型時の第１層への立体形状の転写不足が無くなり、所定の立体形状が確実に形成され、スクリーンの所定の性能を得ることができる。これにより、歩留まりが向上するためスクリーンを製造するためのコストを下げることができる。

本発明では、第２層は第１層に対して弾性率の高い素材であることが好ましい。

このような構成によれば、熱プレス時に、第２層で型形状の段差を吸収でき、第１層にかかる圧力を分散でき、第１層に均一なプレス圧力をかけることができる。また、第２層に凹凸があった場合でも、第２層自体が弾性を有するため無視できる。そのためスクリーンに対して立体形状を精度よく成型することができる。

本発明では、第１層は塩化ビニール樹脂からなることが好ましい。

このような構成によれば、熱プレス時に、ガラス転移温度以上まで加熱すれば、型による成型が容易であり、スクリーン生地の材料費を低減することができる。

本発明では、第１層は硬質塩化ビニール樹脂からなることが好ましい。

このような構成によれば、塩化ビニール樹脂のなかでも硬質塩化ビニール樹脂を使用することによって、難燃性を向上することができ、かつ加熱時に発生する樹脂からのガス量を低減できる。

本発明では、第２層はウレタンからなることが好ましい。

このような構成によれば、第１層からのガスを透過させる効果と熱プレス時の圧力を分散させる効果とを同時に得ることができる。

本発明では、第１層と第２層が一体化されていることが好ましい。

このような構成によれば、スクリーンが２層構造になるため、塩化ビニール樹脂単体のスクリーンに比べて、スクリーンが頑丈になり破損する可能性が格段に低くなる。

本発明では、第１層に反射膜が成膜されていることが好ましい。

このような構成によれば、スクリーンがプロジェクター光の高輝度反射を可能とし、鮮明な映像を得ることができる。

本発明のスクリーンの製造方法は、複数の層が積層されたスクリーンの製造方法であって、熱可塑樹脂からなる第１層とガス透過性を持つ第２層とを積層する工程と、前記第１層に型の形状を転写する工程と、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、第１層に型の形状を転写する際に、第１層の熱可塑性樹脂から発生するガスを、前記第１層より高いガス透過性を有する第２層から排出ことができる。これにより、転写時の第１層への立体形状の転写不足が無くなり、所定の立体形状が確実に形成され、スクリーンの所定の性能を得ることができる。これにより、歩留まりが向上するためスクリーンを製造するためのコストを下げることができる。

第１実施形態におけるスクリーンの使用状態を模式的に示す図。 第１実施形態におけるスクリーンの構成を模式的に示す平面図。 第１実施形態におけるスクリーンの構成を模式的に示す縦断面図。 第１実施形態におけるスクリーン生地の断面を模式的に示す図。 第１実施形態におけるスクリーンのガラス型の製造工程を模式的に示す図。 第１実施形態におけるスクリーンの電鋳型の製造工程を模式的に示す図。 第１実施形態におけるスクリーンの成型工程を模式的に示す図。 第１実施形態におけるスクリーンの反射膜の形成工程を模式的に示す図。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、スクリーン１００の使用状態を模式的に示す図である。
図２及び図３は、スクリーン１００の構成を模式的に示す図である。具体的に、図２はスクリーンの平面図であり、図３はスクリーン１００の縦断面図である。
スクリーン１００は、図１及び図２に示すように、横長矩形状の反射型スクリーンで構成され、斜め下方に配置された近接投射型のプロジェクター１（図１）からの画像光を正面に反射し、投影画像を表示する。

スクリーン１００は、図２に示すように、その前面側に基材１１０を備えており、この基材１１０の表面には、水平方向に沿う円弧形状を有する凹球面形状部１２０（本発明に係る立体形状）が多数配列されている。
凹球面形状部１２０は図２に示すように、基材１１０に対して鉛直方向下方側に位置する仮想的な位置Ｃを中心とする同心円状に形成されたものであり、鉛直方向（縦方向）に沿って並設されている。具体的には、凹球面形状部１２０は、図３に示すように、プロジェクター１からの画像光の入射方向（本実施形態では斜め下方）に向く入射対向面１２１と、画像光の非入射方向（本実施形態では斜め上方）に向く外光吸収面１２２とを有する。
また、基材１１０の入射対向面１２１の表面上には、反射膜１２３が形成されている。スクリーンに反射膜１２３が形成されているので、スクリーンがプロジェクター光の高輝度反射を可能とし、鮮明な映像を得ることができる。

〔スクリーン生地の構造〕
図４は、本実施形態のスクリーン生地２００の断面を模式的に示す図である。
図４（ａ）は、熱プレス加工前のスクリーン生地２００の構造を示し、図４（ｂ）は、熱プレス加工後のスクリーン生地２００の構造を示す。

図４（ａ）に示すように、スクリーン生地２００は、第１層としての硬質塩化ビニール樹脂製の硬質塩化ビニール層２１０と第２層としてのウレタン製のウレタン層２２０が積層された構造を備える。なお、ウレタン層２２０は、補強層としても機能する。

図４（ｂ）に示すように、硬質塩化ビニール層２１０の第１面２１１には、スクリーンを作製するに際して凹球面形状部１２０が成型される。
硬質塩化ビニール層２１０は、可塑剤を加えないで形成された塩化ビニール樹脂である硬質塩化ビニール樹脂製の層である。可塑剤は、塩化ビニール樹脂のポリマーの分子間に入り込み分子間を広げた構造にするものであり、例えば、フタル酸やアジピン酸などが挙げられる。硬質塩化ビニール層２１０の厚みは０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度が好ましく、本実施形態では、０．２ｍｍとしている。

ウレタン層２２０に使用されるウレタン（ポリウレタン）は、緩衝材でありスポンジや靴底に使用されているように通気性がよい。具体的には、ウレタン層２２０の厚みは３ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましく、本実施形態では７ｍｍとしている。このようにスクリーン生地２００は、硬質塩化ビニールよりガス透過性を有するウレタンを第２層とし、硬質塩化ビニール層２１０とウレタン層２２０を熱プレスに圧縮した積層構造としている。なお、ウレタン層２２０は加熱状態での熱プレス加工によって、厚みが１０分の１以下まで圧縮される。

上述した第１実施形態によれば、以下の効果がある。
第２層が通気性を有することで、第１層から発生したガスを透過することが可能である。そのため、ガスが第１層と第２層の間に溜まることがなく、第１層への立体形状（凹球面形状部１２０）の転写不足を無くすことができる。これにより、所定の立体形状が確実に形成され、スクリーンの所定の性能を得ることができる。
また、ウレタン層２２０によって、熱プレス時の圧力分散が可能となり、凹球面形状部１２０が精度よく成型することが可能となる。さらに、熱プレス後の硬質塩化ビニール層２１０が圧縮されたウレタン層２２０と一体化することで引っ張り等に対する強度が増し、頑丈なスクリーン１００の基材１１０を実現できる。

〔スクリーン１００の製造方法〕
次に、本スクリーンの製造方法について説明する。
本スクリーンの製造工程は、ガラス型３０５の製造工程、ガラス型３０５を原盤とした電鋳型３０６の製造工程、電鋳型３０６から硬質塩化ビニール層２１０への成型工程、反射膜１２３の形成工程の４つの工程からなる。

本スクリーンの製造方法について図５から図８を用いて説明する。
図５は、ガラス型３０５の製造工程を模式的に表したものである。ガラス３００（例えばソーダガラス）の表面３０１に対し、傷を除去する１０μｍ程度の研磨を行う（図５（ａ）、図５（ｂ））。研磨の後、ガラス３００の表面３０１にクロム膜３０２を成膜する（図５（ｃ））。

クロム膜３０２に、凹球面３０４を形成するための微細な初期穴３０３をレーザー等で開ける（図５（ｄ））。

ガラスエッチング液を用いて、所定の直径の凹球面３０４を形成する（図５（ｅ））。本実施形態では凹球面の直径を３８５μmとした。その後、クロム膜３０２を除去し、ガラス型３０５を完成させる（図５（ｆ））。

図６は、電鋳型３０６の製造工程を模式的に表したものである。前述した工程で完成したガラス型３０５に対して凹球面形状を追従させた無電解ニッケルめっきを行う（図４（ａ））。そして、厚膜化された電解ニッケルめっきをガラス型３０５から剥離させることで電解ニッケルめっきの電鋳型３０６を作製する（図５（ｂ））。

図７は、スクリーン生地２００の成型工程を模式的に表したものである。図７（ａ）に示すように電鋳型３０６の上に第１層である硬質塩化ビニール層２１０を設置し、その上に第２層であるウレタン層２２０を設置する。電鋳型３０６は第一のアルミ板３１１の上に設置され、ウレタン層２２０の上に第二のアルミ板３１２が設置される。
第一のアルミ板３１１と電鋳型３０６と硬質塩化ビニール層２１０とウレタン層２２０と第二のアルミ板３１２とにより、プレス機３２０に投入する投入基板を構成する。

１８０℃〜２００℃に加熱したプレス機３２０に投入基板を投入する（図７（ｂ））。このときに、すぐに圧力を加えるのでは無く、１０分から２０分程度プレス機内３２０で保持を行い、硬質塩化ビニール層２１０を軟化させる。その後、温度を保ったまま投入基板に押し付け加圧する（図７（ｃ））。加える圧力は例えば０．１ｋｆｇ／ｃｍ²である。これにより、電鋳型３０６の立体形状が硬質塩化ビニール層２１０に転写される。

このとき、硬質塩化ビニール層２１０から発生したガスは、ウレタン層２２０を介して、投入基板から排出されるとともに、ウレタン層２２０は厚みが１０分の１以下まで圧縮される。これにより、硬質塩化ビニール層２１０付近にガスが留まらなくなるため、硬質塩化ビニール層２１０への立体形状の転写不足を無くすことができ、所定の立体形状が確実に形成され、スクリーンの所定の性能を得ることができる。

さらに、ウレタン層２２０で電鋳型３０６の立体形状の段差を吸収でき、硬質塩化ビニール層２１０にかかる圧力を分散でき、硬質塩化ビニール層２１０に均一なプレス圧力をかけることができる。また、ウレタン層２２０に凹凸があった場合でも、ウレタン層２２０の自体が弾性により無視できる。そのため立体形状を精度よく成型することができる。

投入基板への加圧を３分から５分程度保持する。これにより、ガスは投入基板から十分に排出される。その後、圧力開放を行う。圧力解放後に投入基板をプレス機３２０から取り出し、６０℃以下になるまで冷却する。冷却することより、硬質塩化ビニール層２１０が硬化する。硬質塩化ビニール層２１０の硬化後に、硬質塩化ビニール層２１０とウレタン層２２０とを電鋳型３０６およびアルミ板３１１、３１２から離す。これにより、形成された立体形状が硬質塩化ビニール層２１０等の余熱で変形することを防ぐことができる。このようにして立体形状が形成されたスクリーン生地が作成される（図７（ｄ））。

上記の工程で成型したスクリーン生地２００を所定のサイズに裁断することで、図２に示すような、矩形状の投影領域に多数の凹球面が形成された基材１１０が成型される。

本実施形態では、第１層は塩化ビニール樹脂であることから、熱プレス時に、ガラス転移温度以上まで加熱すれば、型からの成型が容易で可能であり、スクリーン生地２００の材料費を低減することができる。
また、本実施形態では、第２層はウレタンからなることから、第１層からのガス透過性かつ熱プレス時の圧力分散の効果を同時に得ることができる。
さらに、本実施形態では、硬質塩化ビニール層２１０とウレタン層２２０とが一体化されていることから、スクリーンが２層構造になるため、塩化ビニール樹脂単体のスクリーンに比べて、スクリーンが頑丈になり破損する可能性が格段に低くなる。

図８は、反射膜１２３の形成工程を模式的に表したものである。スクリーン１００の基材１１０の成型後、蒸着装置により反射膜１２３を形成する。具体的に、蒸着装置は、真空状態で凹球面の表面に部分的にアルミニウムを斜方蒸着させることで、図８に示すように、入射対向面１２１に反射膜１２３を形成する。

スクリーン１００は上述した構造を有することで、プロジェクター１からの映像光を反射膜１２３により正面方向に反射し、投影画像を表示する。また、スクリーン１００は外光吸収面１２２（反射膜１２３が蒸着されていない部分）で画像光以外の光を吸収する。

本実施形態では、硬質塩化ビニール層２１０に電鋳型３０６の形状を転写する際に、硬質塩化ビニール層２１０から発生するガスを、硬質塩化ビニール層２１０より高いガス透過性を有するウレタン層２２０から排出ことができる。これにより、転写時の硬質塩化ビニール層２１０への立体形状の転写不足が無くなり、所定の立体形状が確実に形成され、スクリーンの所定の性能を得ることができる。これにより、歩留まりが向上するためスクリーンを製造するためのコストを下げることができる。

前記実施形態において、第１層の材質を硬質塩化ビニール樹脂製とし、第２層をウレタン樹脂製とした。しかし、第１層は熱可塑性樹脂製であれば例示したものに限らない。また、第２層は、第１層よりガス透過性の高い材質であれば、例示したものに限らない。

第１層は、硬質塩化ビニール樹脂の他に軟質塩化ビニール樹脂を適用することができる。
なお、第１層に硬質塩化ビニール樹脂を適用すれば、難燃性を向上することができ、かつ加熱時に発生する樹脂からのガス量を低減できる。

第２層は、ウレタン樹脂の他にポリイミドシート、ＴＰＸシート、ゴアテックス等の微細な孔を有し、通気性の良いものを適用することができる。

本発明のスクリーンは、近接投射型のプロジェクターに用いられるスクリーンに利用できる。

１…プロジェクター、１００…スクリーン、１１０…基材、１２０…凹球面形状部、１２１…入射対向面、１２２…外光吸収面、１２３…反射膜、２００…スクリーン生地、２１０…硬質塩化ビニール層、２１１…第１面、２２０…ウレタン層、３００…ガラス、３０１…表面、３０２…クロム膜、３０３…初期穴、３０４…凹球面、３０５…ガラス型、３０６…電鋳型。

Claims (8)

1. 複数の層が積層されたスクリーンであって、
   立体形状が形成された熱可塑性樹脂からなる第１層と、
   前記第１層より高いガス透過性を有する第２層と、
   を備えたことを特徴とするスクリーン。
2. 請求項１に記載のスクリーンにおいて、
   前記第２層は、前記第１層に対して弾性率の高い素材であることを特徴とするスクリーン。
3. 請求項１または請求項２に記載のスクリーンにおいて、
   前記第１層は、塩化ビニール樹脂からなることを特徴とするスクリーン。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスクリーンにおいて、
   前記第１層は、硬質塩化ビニール樹脂からなることを特徴とするスクリーン。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスクリーンにおいて、
   前記第２層は、ウレタンからなることを特徴とするスクリーン。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスクリーンにおいて、
   前記第１層と前記第２層が一体化されていることを特徴とするスクリーン。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のスクリーンにおいて、
   前記第１層に反射膜が成膜されていることを特徴とするスクリーン。
8. 複数の層が積層されたスクリーンの製造方法であって、
   熱可塑樹脂からなる第１層とガス透過性を持つ第２層とを積層する工程と、
   前記第１層に型の形状を転写する工程と、
   を有することを特徴とするスクリーンの製造方法。

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