JP2017198807A - 透過型透明スクリーン、映像表示システムおよび映像表示方法 - Google Patents
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[1]透明樹脂および光散乱材料を含む光散乱層を有する透過型透明スクリーンであって、前記光散乱材料が、平均1次粒子径100〜400nmの無機微粒子であり、該無機微粒子の一部は1次粒子の20個以下が凝集した凝集体となっており、ヘーズが、5〜45%であり、全光線透過率が、40%以上である、透過型透明スクリーン。[2]前記光散乱層における無機微粒子の含有割合が光散乱層の100質量%のうち、0.01〜10質量%である[1]に記載の透過型透明スクリーン。[3]前記凝集粒子の数が、1次粒子の数よりも多い、[1]または[2]に記載の透過型透明スクリーン。[4]前記光散乱材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウムからなる群から選ばれる1種以上である、[1]または[2]に記載の透過型透明スクリーン。[5]波長が400nm〜480nmの青色光散乱強度(A)と、波長が400nm〜700nmの可視光散乱強度(B)との比、A/Bが、0.75〜1.25である、[1]〜[4]のいずれか1に記載の透過型透明スクリーン。[1]前記透明樹脂が、熱可塑性樹脂である、[1]〜[5]のいずれか1に記載の透過型透明スクリーン。[2]前記透明樹脂が、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、エチレン・酢酸ビニルコポリマーからなる群から選ばれる1種以上である、[1]〜[6]のいずれか1に記載の透過型透明スクリーン。[3]前記透明樹脂の分子量が、5000〜1000000である、[6]または[7]に記載の透過型透明スクリーン。[4]前記[1]〜[8]のいずれか1に記載の透過型透明スクリーンと、前記透過型透明スクリーンの第1の面側に設置された投影機とを備えた、映像表示システム。
<映像表示システム>
図1は、本発明の映像表示システムの態様の一例を示す概略構成図である。
<透過型透明スクリーン>
本発明の透過型透明スクリーンの態様は、第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、第1の面側の光景を第2の面側の観察者に透視可能に透過し、第2の面側の光景を第1の面側の観察者に透視可能に透過し、かつ第1の面側から投射された映像光を第2の面側の観察者に映像として視認可能に表示する透過型透明スクリーンであって、透明樹脂、光散乱材料を含む光散乱層を有する。
第1の透明基材10および第2の透明基材20(以下、まとめて透明基材とも記す。)の材料としては、ガラス、透明樹脂等が挙げられる。各透明基材の材料は、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
なお、透過型透明スクリーンの各層の算術平均粗さRaも0.001μm以上であると好ましい。そのようにすることにより、接合層と基材との屈折率の違いによるヘーズ上昇を抑制する効果がある。
接合層12および接合層22(以下、まとめて接合層とも記す。)は、接着剤や粘着剤から形成される層である。接着剤や粘着剤は、溶媒を含む液状物であってもよい。溶媒を含む液状物の場合は少なくとも一方の接合面に塗布後溶媒を除去して接着や粘着に供される。粘着剤や熱融着性樹脂からなる接着剤の場合は、そのフィルムを使用することもできる。
光散乱シート30は、第1の透明フィルム31と;第2の透明フィルム35と;第1の透明フィルム31と第2の透明フィルム35との間に設けられた、透明樹脂32内に光散乱材料33が分散された光散乱層34とを有する。光散乱シートには光吸収材料を有することが好ましい。また、第1の透明フィルム31と第2の透明フィルム35とで光散乱層34を挟むように、第2の透明フィルムを有してもよい。
第1の透明フィルム31および第2の透明フィルム35(以下、まとめて透明フィルムとも記す。)は、樹脂フィルムであってもよく、薄いガラスフィルムであってもよい。各透明フィルムの材料は、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
光散乱層34は、透明樹脂32、および光散乱材料33を含む。
光散乱材料33の平均1次粒子径は150〜400nmが好ましく、200〜400nmがより好ましい。平均1次粒子径が100nm以上であると、透過型透明スクリーンを透過した光景の色が黄味を帯びるのを抑制できる。平均1次粒子の粒子径がこの範囲であると、凝集粒子が20個以下となりやすいと考えられる。
光散乱材料33は光散乱層34において、20個以下の前記1次粒子が凝集した凝集粒子を含む。凝集粒子は1次粒子の20個以下が凝集したものであり、15個以下が好ましく、10個以下がより好ましい。また、透明樹脂と光散乱材料を含む液状の材料を塗工して光散乱層を形成する場合は、前記個数が前記範囲であると、分散安定性が良好であり好ましい。
前記凝集粒子は、透過型透明スクリーンの任意の10cm角の範囲を、9箇所を、SEMまたはTEM等で観察することによって確認できる。凝集粒子が、1次粒子の20個以下が凝集した粒子であるとは、前記方法で観察した結果、9箇所の全てで、20個より多い1次粒子で構成されている凝集粒子の個数が凝集粒子の全個数のうち10%以下であることを意味する。凝集粒子の凝集形態は、一次粒子が1列または2列につながった形態、1次粒子が球状に凝集した形態等が挙げられる。凝集粒子の凝集個数を前記範囲となるように制御するには、光散乱材料33を透明樹脂32に溶液状態で分散する方法などで制御することができる。
(光吸収材料)
画像のコントラストを向上させるため、透過型透明スクリーン1に光吸収材料を含むことが好ましい。また、光吸収材料33は透明基材10、透明基材20、透明フィルム31、透明フィルム35、接合層12、接合層22、および光散乱層34のいずれの層に含まれてもよく、光散乱層34に含まれることが好ましい。光吸収材料は、基板の面内方向に光散乱材料によって散乱され伝搬する光を吸収することで、プロジェクタ等で光を照射していない領域から光が放出されることを防ぐ。そのことにより画像のコントラストが上がる。また、その作用により、通常上方に配置されている照明からの光が入射しても、多重散乱により透明スクリーン部材から放出される光を抑制することができ、透明性を向上させることもできる。
光吸収材料の平均1次粒子径は、光散乱材料の平均1次粒子径以下であることが好ましい。光吸収材料の平均1次粒子径と光散乱材料の平均1次粒子径との比(光吸収材料の平均1次粒子径/光散乱材料の平均1次粒子径)は、0.001〜1が好ましい。光吸収材料の平均1次粒子径/光散乱材料の平均1次粒子径が前記範囲内であれば、前方散乱方向に光を効率よく取り出すことができ、透明感を維持したまま、スクリーンゲインを上げることができる。
光散乱層34が、光散乱材料を含む層と光吸収材料を含む層とが積層されたものである場合、それぞれの層の厚さは、光散乱層34が前記好ましい厚さの範囲で任意に設定できる。
光散乱シート30は、たとえば、下記の手順にて製造できる。
また前記溶液には分散剤を含むことが好ましい。分散剤は、光散乱材料や光吸収材料の透明樹脂への分散性を補助するために使用できる。分散剤としては、ポリアクリレート系、リン酸エステル系、ポリアミン系、ポリウレタン系等を使用できる。
スクリーン1は前記光散乱シート30と透明基材10、20とを接合層12、22を介して積層することにより製造される。光散乱シート30と透明基材10との接合および光散乱シート30と透明基材20の接合は同時に行ってもよく、順次行ってもよい。たとえば、接合層が硬化性樹脂の硬化物からなる場合、光散乱シート30の接合面である透明フィルム31の表面と透明基材10の表面との間に硬化性樹脂層を形成し、その硬化性樹脂を硬化させて接合する。透明フィルム35の表面と透明基材20の表面との接合も同様に行うことができる。接合層が熱融着性樹脂からなる場合は、光散乱シートの透明フィルム表面と透明基材の表面との間に熱融着性樹脂層を形成し、その熱融着性樹脂層を加熱加圧して融着させ、冷却して接合する。接合層が粘着性樹脂の場合は光散乱シートの透明フィルム表面と透明基材の表面との間に粘着剤層を形成し、その粘着剤層を加圧して接合する。
スクリーン1のヘーズは、5〜45%であり、7〜35%が好ましい。ヘーズが5%以上であれば、スクリーンゲインおよび視野角を確保できる。ヘーズが45%以下であれば、スクリーン1全体が白濁して見える現象が抑えられる。ヘーズが35%以下であれば内部散乱が抑えられる。その結果、観察者X側から見てスクリーン1の向こう側に見える光景のコントラストが向上し、光景の透視性が向上する。また、スクリーン1に表示される映像のコントラストが向上し、映像の視認性が向上する。スクリーン1のヘーズは、第1の面A側から入射し、第2の面B側に透過した光について測定する。
<投影機>
投影機200は、スクリーン1に映像光Lを投射できるものであればよい。投影機200としては、公知のプロジェクタ等が挙げられる。プロジェクタとしては、10〜90cmの至近距離からの映像光Lの投射が可能であり、映像表示システムの省スペース化が図れる点、および入射角が大きい映像光Lの投射が可能であり、投影機200とスクリーン1との間を人が横切りにくい点から、短焦点プロジェクタが好ましい。
<映像表示方法>
スクリーン1においては、図1に示すように、投影機200から投射され、スクリーン1の第1の面Aから入射した映像光Lが、光散乱層34において散乱することによって結像し、投影機200とは反対側にいる観察者Xに映像として視認可能に表示される。
以上説明したスクリーン1にあっては、光散乱層34に含まれる光散乱粒子が、平均1次粒子径100〜400nmであり、凝集粒子を形成する1次粒子の個数が20個以下であるので、スクリーン1を通して見える光景の色が黄色く変色するのを抑制でき、また投影像が青色に変色するのを抑制できる。
なお、本発明のスクリーンの態様は、第1の面およびこれとは反対側の第2の面を有し、透明樹脂および光散乱材料を含む光散乱層を有するスクリーンであって、光散乱層のヘーズが、5〜45%であり、全光線透過率が、40%以上であるものであればよく、図1のスクリーン1に限定はされない。以下、図1のスクリーン1と同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。
スクリーン1cは、たとえば、透明基材10と第2の透明基材20との間に光散乱層34となる未硬化の硬化性樹脂組成物を充填し、その後硬化性樹脂組成物を硬化させて製造することができる。また、熱可塑性樹脂と光散乱材料を溶媒に分散した溶液を第2の透明基材20の片面に塗工し、加熱等により溶媒を除去して製造することができる。また、透明樹脂32がポリビニルブチラール等の熱融着性樹脂である場合は、光散乱層34となる熱可塑性樹脂組成物から押出成形等により光散乱層34となるフィルムを製造し、熱融着性のないまたは低い材料からなる透明基材(ガラス板等)からなる第1の透明基材10と第2の透明基材20の間に得られたフィルムを挟み、加熱加圧して融着することにより製造することができる。
さらに、第1の透明基材10となる熱可塑性樹脂と第2の透明基材20となる熱可塑性樹脂と光散乱層34となる熱可塑性樹脂組成物から3層押出成形により製造することもできる。なお、図5は光散乱層34に光吸収材料を含んだ態様を示している。
光吸収層36は、透明樹脂および光吸収材料を含み、光散乱材料33を含まない。
透過型透明スクリーンの態様においては、投影機からの映像光を第2の透明基材側(または第2の透明フィルム側)に投射してもよい。この場合、第2の透明基材側(または第2の透明フィルム側)の表面が第1の面Aとなる。
(例1)
ポリビニルブチラール(積水化学製:エスレックBM−2)の1−ブタノール溶液(固形分:10質量%、粘度:300MPa・s)10gに、光散乱微粒子(酸化チタン微粒子、平均1次粒子径:160nm)を0.01g加え、脱気しながら5分間混練し、ペーストを調製した。透明なポリエチレンテレフタレート(以下、PETと記す。)フィルム(東洋紡社製、コスモシャイン(登録商標)A4300、厚さ:250μm)の表面に作製したペーストをスピンコート(1000rpm、15秒間)によって塗布し、該ペーストを室温で30分間乾燥させて、厚さ4μmの光散乱層を形成し、透過型透明スクリーンを得た。評価結果を表1に示す。青色散乱強度(A)は6.94、可視光散乱強度(B)は5.96、A/Bは1.18であった。
例1の光散乱微粒子の代わりに光散乱微粒子(酸化チタン微粒子、平均1次粒子径:200nm)用いた以外は、例1と同様にして透過型透明スクリーンを得た。評価結果を表1に示す。青色散乱強度(A)は7.46、可視光散乱強度(B)は6.39、A/Bは1.17であった。
(例3)
例1の光散乱微粒子の代わりに光散乱微粒子(酸化チタン微粒子、平均1次粒子径:290nm)用いた以外は、例1と同様にして透過型透明スクリーンを得た。評価結果を表1に示す。 青色散乱強度(A)は7.11、可視光散乱強度(B)は6.67、A/Bは1.07であった。
(例4)
例1の光散乱微粒子の代わりに光散乱微粒子(酸化チタン微粒子、平均1次粒子径:400nm)用いた以外は、例1と同様にして透過型透明スクリーンを得た。評価結果を表1に示す。 青色散乱強度(A)は7.02、可視光散乱強度(B)は7.54、A/Bは0.93であった。
(例5)
例1の光散乱微粒子の代わりに光散乱微粒子(酸化チタン微粒子、平均1次粒子径:15nm)用いた以外は、例1と同様にして例透過型透明スクリーンを得た。評価結果を表1に示す。 青色散乱強度(A)は8.91、可視光散乱強度(B)は6.84、A/Bは1.32であった。
(スクリーンの色の評価)
日中の環境下でスクリーンを通して白い背景を観察し、スクリーンの色を判定した。
(色評価)
日中の環境下でスクリーンを通して白い背景を観察し、スクリーンを通さない背景の色と比較した。
1:スクリーンの色と背景色が同程度である
2:スクリーンの色と背景色が近い
3:スクリーンの色と背景色が異なる
Claims (9)
- 透明樹脂および光散乱材料を含む光散乱層を有する透過型透明スクリーンであって、
前記光散乱材料が、平均1次粒子径100〜400nmの無機微粒子であり、該無機微粒子の一部は1次粒子の20個以下が凝集した凝集体となっており、
ヘーズが、5〜45%であり、
全光線透過率が、40%以上である、透過型透明スクリーン。 - 前記光散乱層における無機微粒子の含有割合が光散乱層の100質量%のうち、0.01〜10質量%である請求項1に記載の透過型透明スクリーン。
- 前記凝集粒子の数が、1次粒子の数よりも多い、請求項1または2に記載の透過型透明スクリーン。
- 前記光散乱材料が、酸化チタン、酸化ジルコニウムからなる群から選ばれる1種以上である、請求項1または2に記載の透過型透明スクリーン。
- 波長が400nm〜480nmの青色光散乱強度(A)と、波長が400nm〜700nmの可視光散乱強度(B)との比、A/Bが、0.75〜1.25である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の透過型透明スクリーン。
- 前記透明樹脂が、熱可塑性樹脂である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の透過型透明スクリーン。
- 前記透明樹脂が、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、エチレン・酢酸ビニルコポリマーからなる群から選ばれる1種以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の透過型透明スクリーン。
- 前記透明樹脂の分子量が、5000〜1000000である、請求項6または7に記載の透過型透明スクリーン。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の透過型透明スクリーンと、前記透過型透明スクリーンの第1の面側に設置された投影機とを備えた、映像表示システム。
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JP6736958B2 (ja) | 2020-08-05 |
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