JP5970918B2 - 透過型スクリーン、これを備えた背面投射型表示装置、および透過型スクリーンの製造方法 - Google Patents
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Description
<光制御シートおよび透過型スクリーン>
先ず、本発明の第1の実施形態に係る光制御シートおよび透過型スクリーンについて、図面を参照しながら説明する。図1は本実施形態に係る透過型スクリーンの模式的な斜視図であり、図2は本実施形態に係る透過型スクリーンの概略構成図であり、図3は図2のI−I線に沿って透過型スクリーンを切断したときの断面図である。図4は図2に示されるフレネルレンズシートの概略斜視図であり、図5は図2に示されるフレネルレンズシートを映像光出射側から見たときのフレネルレンズシートの平面図である。図6は本実施形態に係る他の態様のフレネルレンズシートを示す図であり、図7は図2に示される光制御シートの概略斜視図であり、図8は図7のII−II線に沿って光制御シートを切断したときの断面図である。
図2および図3に示されるフレネルレンズシート20は、基部21と、基部21の表面に形成されたフレネルレンズ部22を備えている。
積層体30は、図2および図3に示されるように映像光入射側から映像光出射側に向けて、順に、主に、透明基材35、第2の接着層40、光制御シート45、第1の接着層50、光拡散層55、および表面層60を有している。なお、本発明においては、積層体30は光制御シート45、第1の接着層50、および光拡散層55を有していればよく、透明基材35、第2の接着層40および表面層60を有していなくともよい。
積層体30の透明基材35は、透過型スクリーン10の剛性を高めるものである。ここで、入射側透明基材26の厚みを厚くして、透過型スクリーン10の剛性を高めることも可能であるが、入射側透明基材26の厚みを厚くした場合には観察者に二重像が認識されやすくなる。したがって、入射側透明基材26の厚みを厚くして透過型スクリーン10の剛性を高めるよりも透明基材35を配置して透過型スクリーン10の剛性を高めた方が、観察者に二重像が認識されにくくなるので、効果的である。また、透明基材35を配置することにより透過型スクリーン10の剛性を高めることができるので、入射側透明基材26の厚みをより薄くすることができ、二重像がさらに認識されにくくなる。
光制御シート45は、透明基材35の映像光出射側(観察者側)に配置されている。光制御シート45に入射した映像光を透過するものであるとともに二重像の原因となる迷光を吸収するためのものである。光制御シート45は、用途によって異なるが、意匠性を向上させる観点から、図7および図8に示される映像光出射面45aの少なくとも一部が250mm以上2000mm以下の曲率半径を有するものが好ましい。また、光制御シート45は、用途に応じて、映像光出射面45aの少なくとも一部が250mm以上1500mm以下の曲率半径を有するように曲っていることもある。
光拡散層55は、光制御シート45の映像光出射側(観察者側)に配置されている。光制御シート45から出射した映像光を等方的に拡散させるためのものである。
表面層60は、光拡散層55より観察面側に設けられる層であり、ハードコート機能、防眩機能、反射防止機能、帯電防止機能、紫外線吸収機能および防汚機能の少なくともいずれかの機能を有する層である。本実施形態では、表面層60は、ハードコート機能を有する層(ハードコート層)となっている。ハードコート層は、透明性を有し、JISK5600−5−4(1994)で規定される鉛筆硬度試験で「HB」以上の硬度を示すものである。
第1の接着層50は、光制御シート45と光拡散層55との間に配置され、光制御シート45と光拡散層55とを接着するものである。第1の接着層50は、少なくとも、(A)重量平均分子量が3000以上25000以下の2官能ウレタン(メタ)アクリレートと、(B)重量平均分子量が150以上450以下の2官能(メタ)アクリレートモノマーと、(C)酸化防止剤とを含む第1の光硬化型接着剤組成物の硬化物からなるものである。第1の光硬化型接着剤組成物は、(D)重量平均分子量が450超過700以下の2官能(メタ)アクリレートモノマー、(E)ビスフェノールA骨格を有する2官能(メタ)アクリレートモノマー、(F)紫外線吸収剤、および(G)ラジカル重合開始剤の少なくともいずれかをさらに含んでいることが好ましい。
第2の接着層40は、透明基材35と光制御シート45との間に配置され、透明基材35と光制御シート45とを接着するものである。第2の接着層40は、透明基材35と光制御シート45とを接着できるものであれば、特に限定されないが、第2の接着層40は、少なくとも、(A)重量平均分子量が3000以上25000以下の2官能ウレタン(メタ)アクリレートと、(B)重量平均分子量が150以上450以下の2官能(メタ)アクリレートモノマーと、(C)酸化防止剤とを含む第2の光硬化型接着剤組成物の硬化物からなるものが好ましい。第2の光硬化型接着剤組成物は、(D)重量平均分子量が450超過700以下の2官能(メタ)アクリレートモノマー、(E)ビスフェノールA骨格を有する2官能(メタ)アクリレートモノマー、(F)紫外線吸収剤、および(G)ラジカル重合開始剤の少なくともいずれかをさらに含んでいることが好ましい。
このような透過型スクリーン10は、例えば、以下のような製造方法により作製することが可能である。図9(a)〜図11(b)は本実施形態に係る透過型スクリーンの製造工程を示した図である。
透過型スクリーン10は、背面投射型表示装置に組み込んで使用することができる。このような背面投射型表示装置としては、例えば、車載用や船舶用の背面投射型表示装置等が挙げられる。
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態においては、透過型スクリーンを、第1の実施形態とは異なる方法によって製造した例について説明する。図13(a)〜図13(c)は、第2の実施形態に係る透過型スクリーンの製造工程を模式的に示した図である。
以下、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態においては、透過型スクリーンを、タッチパネル機能を有する背面投射型表示装置に組み込んだ例について説明する。図14は本実施形態に係るタッチパネル機能を有する背面投射型表示装置の模式的な断面図であり、図15は本実施形態に係るタッチパネル機能を有する背面投射型表示装置を上方から見た図である。なお、図14および図15中において、第1の実施形態と同様の符号を付している部材等は、第1の実施形態で説明した部材等と同様のものであるので、説明を省略する。
(光硬化型接着剤組成物1)
・2官能ウレタンアクリレート((A)成分、重量平均分子量約3000):30質量%
・エチレングリコールジメタクリレート((B)成分、重量平均分子量198):30質量%
・トリエチレングリコールジメタクリレート((B)成分、重量平均分子量286):10質量%
・ポリエチレングリコール♯400ジメタクリレート((D)成分、重量平均分子量508):20質量%
・エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート((E)成分、重量平均分子量478):5質量%
・2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール((C)成分、BHT):1質量%
・2,4−ジヒロドキシベンゾフェノン((F)成分):1質量%
・ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド((G)成分):3質量%
・ウレタンアクリレート(CAS番号82339-25-1):46質量%
・イソボルニルアクリレート(単官能モノマー):35質量%
・フェノキシポリエチレングリコールアクリレート(単官能モノマー):18質量%
・ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド(ラジカル重合開始剤):1質量%
・トリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス(III)(添加剤):0.01質量%以下
・2−エチルヘキサン酸(添加剤):0.01質量%以下
厚さ1mmのポリカーボネート板の一方の表面に、光硬化型接着剤組成物1を塗布し、さらにその上に厚さ150μmのポリカーボネートシートを載せた。その状態で、紫外線照射装置(ヒュージョンDバルブ)を用いて、積算光量1310mJ/cm2かつ照度1170W/cm2で紫外線照射を行い、光硬化型接着剤組成物1を硬化させて、ポリカーボネート板とポリカーボネートシートとを光硬化型接着剤組成物1の硬化物を介して接着した。これにより、ポリカーボネート板と、光硬化型接着剤組成物1の硬化物からなる接着層と、ポリカーボネートシートとがこの順で積層された積層体を作製した。
比較例1においては、光硬化型接着剤組成物1の代わりに、光硬化型接着剤組成物2を用いた以外は、実施例1と同様の方法により積層体を作製した。
実施例1および比較例1において作製された積層体を、幅25mmおよび長さ150mmの短冊状に切り出し、サンプルを作製した。実施例1に係るサンプルおよび比較例1に係るサンプルにおいて、オートグラフ試験機(AGS-1kNG、島津製作所製)を用いて、常温環境下で、ポリカーボネート板からポリカーボネートシートを180度剥離させるピール試験を行った。なお、ピール試験は、試験レンジ力を1000Nとし、変位を100mm/分とし、測定距離を100mmとし、20〜80mmの剥離力平均値(N)を測定した。また、実施例1に係るサンプルおよび比較例1に係るサンプルを95℃で70時間放置したもの、実施例1に係るサンプルを95℃で250時間放置したものにおいても、ポリカーボネート板からポリカーボネートシートを180度剥離させるピール試験を行った。
上記の光硬化型接着剤組成物1を剥離シート上に塗布し、その状態で、紫外線照射装置(ヒュージョンDバルブ)を用いて、積算光量1310mJ/cm2かつ照度1170W/cm2で紫外線照射を行い、光硬化型接着剤組成物1を硬化させた。その後、剥離シートを剥離して、光硬化型接着剤組成物1の硬化物から構成されたフィルム状のサンプルを得た。
比較例2においては、光硬化型接着剤組成物1の代わりに、光硬化型接着剤組成物2を用いた以外は、実施例2と同様の方法により光硬化型接着剤組成物2の硬化物から構成されたフィルム状のサンプルを得た。
実施例2および比較例2に係るサンプルの屈折率を、デジタルアッベ屈折計(DR-A ATAGO社製)を用いて、測定した。
まず、実施例2および比較例2に係るサンプルを10cm×1cmの大きさにし、これらのサンプルを、オートグラフ試験機(AGS-1kNG、島津製作所製)を用いて、100℃において、長さ方向に試験レンジ力50N、引張速度10mm/分で引張り、サンプルが破断したときの伸び率(%)を測定した。具体的には、伸び率(%)は、以下の式によって求めた。
伸び率(%)=(破断時のサンプル長さ−試験前のサンプル長さ(10cm))/試験前のサンプル長さ(10cm))×100
実施例2および比較例2に係るサンプルを95℃で70時間放置した。そして、D65光源、視野角2°の条件で、放置前後におけるサンプルの300nm〜10000nmの波長域の分光透過率を紫外可視近赤外分光光度計(UV-3600、島津製作所製)で測定し、この結果に基づいて、放置前後でのYI(イエローネスインデックス:黄色度)の変化度合い(ΔYI)を算出した。具体的には、ΔYIは、以下の式によって求めた。
ΔYI=YI70(サンプルの70時間経過時の黄色度)−YI0(サンプル初期の黄色度)
透明基材、光制御シート、光拡散層、第1の光硬化型接着剤組成物および第2の光硬化型接着剤組成物を用意した。透明基材としては、厚みが1mmのポリカーボネート板を使用した。
比較例2においては、光硬化型接着剤組成物1の代わりに、光硬化型接着剤組成物2を用いた以外は、実施例3と同様の方法により透過型スクリーンを作製した。
上記において作製した実施例3および比較例3の透過型スクリーンについて、95℃の環境下で1000時間放置したところ、比較例3の透過型スクリーンにおいては、光制御シートと光拡散層においてデラミネーションが発生していた。なお、比較例3の透過型スクリーンにおいては、70時間経過時に光制御シートと光拡散層においてデラミネーションが発生した。これに対し、実施例3の透過型スクリーンにおいては、1000時間経過後においても光制御シートと光拡散層においてデラミネーションが発生していなかった。この結果から、実施例3に係る透過型スクリーンは、高温環境下において優れた密着性を有することが確認された。
10a…映像光出射面
10b…映像光入射面
20…フレネルレンズシート
20a…フレネルレンズ部形成面
22…フレネルレンズ部
23…単位プリズム
26…入射側透明基材
35…透明基材
40…第2の接着層
41…第2の光硬化型接着剤組成物
45…光制御シート
45a…映像光出射面
45a…映像光入射面
46…基部
47…単位光透過部
48…単位光吸収部
50…第1の接着層
51…第1の光硬化型接着剤組成物
55…光拡散層
60…表面層
70、90…背面投射型表示装置
72…映像光源
80…積層体
91…赤外光源
92…赤外光検出器
Claims (16)
- 映像光源から投射された映像光を透過して観察者側に出射する透過型スクリーンであって、
光制御シートであって、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光透過部と、前記単位光透過部と交互に配置され、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光吸収部とを有する光制御シートと、前記光制御シートの映像光出射側に配置された光拡散層と、前記光制御シートと前記光拡散層との間に配置され、前記光制御シートと前記光拡散層とを接着する第1の接着層とを有する積層体を備え、
前記積層体が曲面をなすように曲っており、かつ
前記第1の接着層が、(A)重量平均分子量が3000以上25000以下の2官能ウレタン(メタ)アクリレートと、(B)重量平均分子量が150以上450以下の2官能(メタ)アクリレートモノマーと、(C)酸化防止剤とを含む第1の光硬化型接着剤組成物の硬化物である、透過型スクリーン。 - 前記第1の光硬化型接着剤組成物が、(D)重量平均分子量が450超過700以下の2官能(メタ)アクリレートモノマーをさらに含む、請求項1に記載の透過型スクリーン。
- 前記積層体が、前記光制御シートよりも映像光源側に配置された透明基材と、前記透明基材と前記光制御シートとの間に配置され、前記透明基材と前記光制御シートとを接着する第2の接着層とをさらに備え、
前記第2の接着層が、(A)重量平均分子量が3000以上25000以下の2官能ウレタン(メタ)アクリレートと、(B)重量平均分子量が150以上450以下の2官能(メタ)アクリレートモノマーと、(C)酸化防止剤とを含む第2の光硬化型接着剤組成物の硬化物である、請求項1に記載の透過型スクリーン。 - 前記第2の光硬化型接着剤組成物が、(D)重量平均分子量が450超過700以下の2官能(メタ)アクリレートモノマーをさらに含む、請求項3に記載の透過型スクリーン。
- 前記第1の光硬化型接着剤組成物または前記第2の光硬化型接着剤組成物が、(E)ビスフェノールA骨格を有する2官能(メタ)アクリレートモノマーをさらに含む、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の透過型スクリーン。
- 前記積層体の全体が三次元曲面をなすように曲がっている、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の透過型スクリーン。
- 前記積層体よりも前記映像光源側に配置された、フレネルレンズ部を有するフレネルレンズシートをさらに備え、前記フレネルレンズシートが曲面をなすように曲っている、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の透過型スクリーン。
- 前記単位光透過部および前記単位光吸収部が、前記透過型スクリーンの横方向に延在している、請求項7に記載の透過型スクリーン。
- 前記フレネルレンズ部が、前記フレネルレンズシートのフレネルレンズ部形成面の中心に対して前記透過型スクリーンの縦方向下側に偏心した位置に光学中心を有する、請求項8に記載の透過型スクリーン。
- 前記単位光透過部および前記単位光吸収部が、前記フレネルレンズ部形成面の中心と前記フレネルレンズ部の光学中心とを結ぶ方向と略平行でありかつ前記映像光出射面に沿った第1の方向に交互に並べて配置されるとともに、前記第1の方向と略直交しかつ前記映像光出射面に沿った第2の方向に延在している、請求項7に記載の透過型スクリーン。
- 前記2官能ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、前記第1の光硬化型接着剤組成物全体に対して30〜32質量%含まれてなる、請求項1ないし10のいずれか1項に記載の透過型スクリーン。
- 前記2官能(メタ)アクリレートモノマー(B)が、前記第1の光硬化型接着剤組成物全体に対して30〜42質量%含まれてなる、請求項1ないし11のいずれか1項に記載の透過型スクリーン。
- 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の透過型スクリーンと、
前記透過型スクリーンの背面側に配置され、前記透過型スクリーンに映像光を投射する映像光源と
を備えることを特徴とする、背面投射型表示装置。 - 前記透過型スクリーンに赤外光を投射する赤外光源と、
前記赤外光を検出可能な赤外光検出器と
をさらに備える、請求項13に記載の背面投射型表示装置。 - 映像光源から投射された映像光を透過して観察者側に出射する透過型スクリーンの製造方法であって、
光制御シートであって、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光透過部と、前記単位光透過部と交互に配置され、前記光制御シートの映像光出射面の一部を構成する複数の単位光吸収部とを有する光制御シートと、前記光制御シートの映像光出射側に配置された光拡散層と、前記光制御シートと前記光拡散層との間に配置され、前記光制御シートと前記光拡散層とを接着する第1の接着層とを有する積層体を形成する工程と、
前記積層体を加熱することにより軟化させ、軟化した前記積層体を曲面成形する工程とを備え、
前記積層体を形成する工程が、前記光制御シートと前記光拡散層との間に、(A)重量平均分子量が3000以上25000以下の2官能ウレタン(メタ)アクリレートと、(B)重量平均分子量が150以上450以下の2官能(メタ)アクリレートモノマーと、(C)酸化防止剤とを含む第1の光硬化型接着剤組成物を挟んだ状態で、前記第1の光硬化型接着剤組成物を光照射により硬化させて、前記第1の接着層を形成する工程を含む、透過型スクリーンの製造方法。 - 前記積層体が、前記光制御シートよりも映像光源側に配置された透明基材と、前記透明基材と前記光制御シートとの間に配置され、前記透明基材と前記光制御シートとを接着する第2の接着層とをさらに備え、
前記積層体を形成する工程が、前記透明基材と前記光制御シートとの間に、(A)重量平均分子量が3000以上25000以下の2官能ウレタン(メタ)アクリレートと、(B)重量平均分子量が150以上450以下の2官能(メタ)アクリレートモノマーと、(C)酸化防止剤とを含む第2の光硬化型接着剤組成物を挟んだ状態で、前記第2の光硬化型接着剤組成物を光照射により硬化させて、前記第2の接着層を形成する工程を含む、請求項15に記載の透過型スクリーンの製造方法。
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